如何使用C++ ranges/std::views实现输入迭代器的分段消费？

原代码通过手动操作输入迭代器完成了分段消费的逻辑，用C++20引入的std::ranges和std::views可以更简洁、声明式地实现完全一致的行为，同时保留输入迭代器的单次遍历特性。

对应实现代码 #

#include <ranges>
#include <iostream>
#include <numeric>

void test(std::input_iterator auto it) {
    namespace rv = std::ranges::views;
    namespace rg = std::ranges;

    // 将输入迭代器包装为标准输入范围
    auto rng = rv::subrange(it, std::default_sentinel);

    // 跳过所有小于1的元素，对应原代码的while循环
    auto after_drop = rng | rv::drop_while([](int x) { return x < 1; });

    // 提取第一个元素作为计数n，同时获取后续元素的范围
    int n = *rg::begin(after_drop);
    auto rest_elements = after_drop | rv::drop(1);

    // 取n个元素，每个加1后求和，对应原代码的累加循环
    int sum = rg::fold_left(
        rest_elements | rv::take(n) | rv::transform([](int x) { return x + 1; }),
        0,
        std::plus<>()
    );

    // 跳过前n个元素，将剩余元素除以2，取非零值直到遇到0，最后求积
    int prd = rg::fold_left(
        rest_elements | rv::drop(n) | rv::transform([](int x) { return x / 2; }) | rv::take_while([](int x) { return x != 0; }),
        1,
        std::multiplies<>()
    );

    std::cout << sum << ' ' << prd << '\n';
}

int main() {
    test(std::begin({0, 0, 0, 3, 400, 30, 2, 4, 6, 0}));
}

代码与原逻辑的对应关系 #

• rv::drop_while 直接替代原代码中跳过小于1元素的while循环；
• 通过rg::begin(after_drop)获取第一个元素作为n，rv::drop(1)得到后续元素范围，对应原代码中取*it并递增迭代器的操作；
• rv::take(n) | rv::transform(...) 配合rg::fold_left完成求和逻辑，和原代码中循环n次累加的结果完全一致；
• rv::drop(n)跳过已处理的n个元素后，用rv::transform执行除以2的操作，再通过rv::take_while过滤到0为止，最后用rg::fold_left求积，对应原代码中直到*it/2为0时停止的循环。

运行这段代码会得到和原代码完全相同的输出：435 6。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Abyx