Ranges: C++20の革命

パイプで繋ぐ関数型スタイル。遅延評価で効率的。

Ranges

C++20。コンテナ操作を簡潔に。

Views

遅延評価のアダプタ。

パイプ |

views をチェーンする演算子。

Ranges 基礎

工場のベルトコンベア (Pipeline)

Rangesは「ベルトコンベア」です。データ（原材料）がパイプラインを流れ、フィルタ（選別機）や変換（加工機）を通って、最終製品になります。従来のように工程ごとに箱（一時配列）に詰める必要はなく、データはスムーズに流れます。

Unixのパイプ `|` のように、操作を直列に繋げられます。最大の特徴は「遅延評価（Lazy Evaluation）」です。パイプラインを作った時点では何も起きず、結果の値を要求した瞬間に必要な分だけ計算されます。無限リストすら扱えます。

1
#include <ranges>
2
#include <vector>
3

4
std::vector<int> v{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
5

6
// パイプ演算子でチェーン
7
auto result = v
8
    | std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; })
9
    | std::views::transform([](int n) { return n * n; })
10
    | std::views::take(3);
11

12
// result: 4, 16, 36（遅延評価）
13

14
for (int n : result) {
15
    std::cout << n << " ";
16
}

実行結果

filter(偶数) → {2,4,6,8,10}
transform(*2) → {4,16,36}
take(3) → 4 16 36

Bad

1
// ❌ Bad: 中間コンテナが必要
2
std::vector<int> temp;
3
std::copy_if(v.begin(), v.end(), ...);
4
std::transform(temp.begin(), ...);

Good

1
// ✅ Good: Ranges でパイプ
2
auto result = v
3
    | std::views::filter(pred)
4
    | std::views::transform(fn);

Views

1
// よく使う views
2
std::views::filter(pred)    // 条件に合うもの
3
std::views::transform(fn)   // 変換
4
std::views::take(n)         // 最初のn個
5
std::views::drop(n)         // 最初のn個をスキップ
6
std::views::reverse         // 逆順
7
std::views::keys            // mapのキー
8
std::views::values          // mapの値
9
std::views::iota(1, 10)     // 1〜9を生成
10

11
// 範囲生成
12
for (int i : std::views::iota(1, 10)) {
13
    std::cout << i << " ";  // 1 2 3 ... 9
14
}
15

16
// split (C++23)
17
// std::views::split("a,b,c", ',')

Tip: views は遅延評価。必要な分だけ計算される。

合格ライン

☐ パイプで views をチェーンできる

☐ filter/transform/take を使える

参考リンク

cppreference - ranges

演習課題

課題1: パイプライン

filter | transform | take のパイプラインを作成してください。

課題2: views::split

views::split で文字列を分割してください。

次のステップ

アルゴリズム

STL関数