C++20的ranges::命名空间

在 C++20 中，<algorithm>头文件中的许多算法被引入了 std::ranges命名空间，这些算法支持范围（Range）概念，提供了更现代、更安全的接口。以下是 C++20 std::ranges中主要的算法分类和示例：

1. 不修改序列的算法（Non-modifying）

查找类：
- ranges::find/ ranges::find_if/ ranges::find_if_not
- ranges::find_first_of
- ranges::adjacent_find
- ranges::search/ ranges::search_n
- ranges::find_end
- ranges::binary_search（需范围有序）
- ranges::lower_bound/ ranges::upper_bound/ ranges::equal_range（需范围有序）
计数类：
- ranges::count/ ranges::count_if
比较类：
- ranges::equal
- ranges::mismatch
- ranges::lexicographical_compare
检查类：
- ranges::all_of/ ranges::any_of/ ranges::none_of
- ranges::starts_with/ ranges::ends_with（C++23）

2. 修改序列的算法（Modifying）

复制类：
- ranges::copy/ ranges::copy_if
- ranges::copy_n
- ranges::copy_backward
移动类：
- ranges::move/ ranges::move_backward
填充类：
- ranges::fill/ ranges::fill_n
生成类：
- ranges::generate/ ranges::generate_n
删除类：
- ranges::remove/ ranges::remove_if
- ranges::remove_copy/ ranges::remove_copy_if
替换类：
- ranges::replace/ ranges::replace_if
- ranges::replace_copy/ ranges::replace_copy_if
去重类：
- ranges::unique/ ranges::unique_copy
交换类：
- ranges::swap_ranges
- ranges::reverse/ ranges::reverse_copy
- ranges::rotate/ ranges::rotate_copy
- ranges::shift_left/ ranges::shift_right（C++23）

3. 划分与排序算法（Partitioning/Sorting）

划分类：
- ranges::partition/ ranges::stable_partition
- ranges::partition_copy
- ranges::is_partitioned
- ranges::partition_point
排序类：
- ranges::sort/ ranges::stable_sort
- ranges::partial_sort/ ranges::partial_sort_copy
- ranges::nth_element
- ranges::is_sorted/ ranges::is_sorted_until

4. 堆操作（Heap Operations）

ranges::make_heap/ ranges::push_heap/ ranges::pop_heap
ranges::sort_heap
ranges::is_heap/ ranges::is_heap_until

5. 集合操作（Set Operations）

有序范围操作：
- ranges::merge/ ranges::inplace_merge
- ranges::includes
- ranges::set_difference/ ranges::set_intersection
- ranges::set_symmetric_difference/ ranges::set_union

6. 排列与组合（Permutations）

ranges::next_permutation/ ranges::prev_permutation
ranges::is_permutation

7. 数值操作（Numeric）

<numeric>中的范围版本：
- ranges::iota（C++23）
- 其他数值算法（如 reduce、transform_reduce）尚未完全引入范围版本。

关键改进

支持范围（Range）：直接接受容器或视图，无需迭代器对（如 std::vector<int> v; ranges::sort(v);）。
投影（Projection）：通过 std::identity或自定义投影函数灵活处理元素（如 ranges::sort(v, {}, &Person::age)）。
约束（Constrained）：使用概念（Concepts）约束参数类型，编译期错误更友好。

示例代码

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <ranges>

int main() 
{
    std::vector<int> v = {3, 1, 4, 1, 5};
    
    // 范围排序（升序）
    std::ranges::sort(v);
    
    // 使用投影按绝对值排序
    std::ranges::sort(v, std::less{}, [](int x) { return std::abs(x); });
    
    // 查找第一个偶数
    auto it = std::ranges::find_if(v, [](int x) { return x % 2 == 0; });
    
    // 视图过滤（C++20 视图）
    auto even = v | std::views::filter([](int x) { return x % 2 == 0; });
}

总结

C++20 的 std::ranges算法提供了更简洁、安全的接口，结合范围（Range）、视图（View）和投影（Projection）等特性，显著提升了代码的可读性和表达能力。