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std::ranges::views::as_const 和 std::ranges::as_const_view

news 2025/5/20 8:26:55

std::ranges::views::as_const 和 std::ranges::as_const_view 是 C++23 引入的视图适配器，用于生成一个不可变的视图，确保通过该视图访问元素时，元素被视为常量。以下是详细说明和示例：

基本概念

功能：
- 将输入范围的元素强制视为 const，防止意外修改。
- 生成一个惰性视图，不复制数据，仅在访问时应用常量性。
输入要求：
- 输入范围可以是任何类型的范围（如 vector、list 或自定义范围）。
- 不修改原始数据，仅修改访问权限。

函数原型

在标头 `<ranges>` 定义
template< ranges::view V > requires ranges::input_range<V> class as_const_view : public ranges::view_interface<as_const_view<V>>	(1)	(C++23 起)
namespace views { inline constexpr /* 未指明 / as_const = / 未指明 */; }	(2)	(C++23 起)
调用签名
template< ranges::viewable_range R > requires /* 见下文 */ constexpr ranges::view auto as_const( R&& r );		(C++23 起)

参数与返回值

参数：
- 输入范围 r（需满足 viewable_range）。
返回值：as_const_view 对象，表示只读视图。
行为：
- 若输入范围的元素类型已为 const，视图行为不变。
- 若元素可修改，通过视图访问时变为 const。

数据成员

成员	说明
`V` `base_` (私有)	底层视图 (仅用于阐述的成员对象*)

成员函数

(构造函数)	构造一个 `as_const_view` (公开成员函数)
base	返回底层视图 `V` (公开成员函数)
begin	返回 `as_const_view` 的首迭代器 (公开成员函数)
end	返回 `as_const_view` 的尾迭代器 (公开成员函数)
size	如果其有界则返回视图的大小 (公开成员函数)
reserve_hint (C++26)	返回底层 approximately_sized_range 的估计大小 (公开成员函数)
继承自 std::ranges::view_interface
empty	返回视图是否为空，仅当视图满足 forward_range 时提供 (`std::ranges::view_interface<D>` 的公开成员函数)
cbegin (C++23)	返回指向范围起始的常量迭代器 (`std::ranges::view_interface<D>` 的公开成员函数)
cend (C++23)	返回对应于范围常量迭代器的哨位 (`std::ranges::view_interface<D>` 的公开成员函数)
operator bool	返回派生视图是否为非空，仅当 ranges::empty 可应用于它时提供 (`std::ranges::view_interface<D>` 的公开成员函数)
data	返回派生视图的数据的地址，仅当视图的迭代器类型满足 contiguous_iterator 时提供 (`std::ranges::view_interface<D>` 的公开成员函数)
front	返回派生视图中的首元素，仅当视图满足 forward_range 时提供 (`std::ranges::view_interface<D>` 的公开成员函数)
back	返回派生视图中的末元素，仅当视图满足 bidirectional_range 与 common_range 时提供 (`std::ranges::view_interface<D>` 的公开成员函数)
operator[]	返回派生视图中的第 `n` 个元素，仅当视图满足 random_access_range 时提供 (`std::ranges::view_interface<D>` 的公开成员函数)

示例代码

基础用法：禁止修改元素

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>int main() 
{std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};auto const_view = vec | std::views::as_const;for (const auto& elem : const_view) {// elem 类型为 const int&，以下代码将编译失败// elem = 10; // Error: 无法修改常量引用std::cout << elem << " ";}// 输出：1 2 3 4 5
}

结合算法确保只读操作

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>void process_data(std::ranges::input_range auto&& r) 
{// 确保 r 的元素为只读for (const auto& elem : r | std::views::as_const) {// elem 不可修改std::cout << elem << " ";}
}int main() 
{std::vector<int> data = {10, 20, 30};process_data(data); // 安全传递只读视图
}

处理嵌套数据结构

#include <ranges>
#include <vector>
#include <list>int main() 
{std::vector<std::list<int>> nested = {{1, 2}, {3, 4}, {5, 6}};auto const_nested = nested | std::views::as_const;for (const auto& inner_list : const_nested) {// inner_list 是 const std::list<int>&for (const auto& num : inner_list) {// num 是 const int&std::cout << num << " ";}}// 输出：1 2 3 4 5 6
}

高级用法

链式视图操作

#include <ranges>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>int main() 
{std::vector<int> vec = {5, 3, 4, 1, 2};auto view = vec | std::views::filter([](int x) { return x % 2 == 0; }) // 筛选偶数| std::views::as_const; // 结果转为只读// 尝试修改会编译失败// *view.begin() = 10; // Error: 无法修改常量引用for (int x : view) {std::cout << x << " "; // 输出：4 2}
}

处理代理引用（如 `vector<bool>`）

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>int main() 
{std::vector<bool> flags = {true, false, true};auto const_flags = flags | std::views::as_const;for (const auto& flag : const_flags) {// flag 类型为 const bool&（代理引用）std::cout << std::boolalpha << flag << " ";}// 输出：true false true
}