std::ranges::views::stride 和 std::ranges::stride_view

std::ranges::views::stride 是 C++23 中引入的一个范围适配器，用于创建一个视图，该视图只包含原始范围中每隔 N 个元素的元素（即步长为 N 的元素）。

基本概念

std::ranges::stride_view

• 是一个范围适配器，接受一个输入范围和一个步长值
• 产生一个视图，包含原始范围中每隔 (步长-1) 个元素的元素
• 对于输入范围 [0,1,2,3,4,5,6] 和步长 3，结果将是 [0,3,6]

std::ranges::views::stride

• 是 std::ranges::stride_view 的便捷使用方式
• 通常通过管道操作符 | 使用

语法

在标头 <ranges> 定义
template< ranges::input_range V >     requires ranges::view<V> class stride_view     : public ranges::view_interface<stride_view<V>>	(1)	(C++23 起)
namespace views {     inline constexpr /* 未指明 */ stride = /* 未指明 */; }	(2)	(C++23 起)
调用签名
template< ranges::viewable_range R > constexpr ranges::view auto stride( R&& r, ranges::range_difference_t<R> n );		(C++23 起)
template< class DifferenceType > constexpr /* 范围适配器闭包 */ stride( DifferenceType&& n );		(C++23 起)
辅助模板

1) stride_view 是接收单个视图 view 与数字 n 的范围适配器。其生成的视图由原视图每次前进 n 个元素组成。这意味着，对非负索引 i，生成视图的第 m 个元素为原视图第 (n * i) 个元素。原视图的元素的索引若不是 n 的倍数，不会出现在生成视图中。

 令 S 为原视图的大小，那么生成视图的大小为：

• 如果 S >= n；为 (S / n) + (S % n ? 1 : 0)，
• 如果 S > 0；为 1，
• 否则为 ​0​，而生成的视图为空。

2) 名字 views::stride 代表一个范围适配器对象 (RangeAdaptorObject) ，给定子表达式 e 和 n，views::stride(e, n)表达式等价于 stride_view(e, n)。

 n 必须大于 ​0​，否则其行为未定义。

stride_view 始终实现 input_range，如果被适配的 view 类型 V 实现 forward_range，bidirectional_range，random_access_range，和/或 sized_range，则它也实现对应概念。 只要底层视图 V 实现 common_range，则 stride_view<V> 也实现它。

数据成员

成员	说明
V base_	底层视图 (仅用于阐述的成员对象*)
ranges::range_difference_t<V> stride_	大小对象（“步长”） (仅用于阐述的成员对象*)

成员函数

(构造函数)	构造 stride_view (公开成员函数)
stride (C++23)	返回存储的步长值 (公开成员函数)
base	返回底层（适配的）视图的副本 (公开成员函数)
begin	返回指向起始的迭代器 (公开成员函数)
end	返回 指向末尾的迭代器或哨位 (公开成员函数)
size	返回元素数，仅当底层（适配的）范围满足 sized_range 时才提供 (公开成员函数)
reserve_hint (C++26)	返回结果 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)
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)

 用法：

#include <ranges>// 1. 使用视图适配器对象
auto view = std::ranges::views::stride(range, n);// 2. 使用管道语法
auto view = range | std::ranges::views::stride(n);

示例代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <ranges>
#include <algorithm>int main() 
{// 示例1: 基本使用std::vector<int> v{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};// 步长为3auto strided = v | std::views::stride(3);std::cout << "Stride 3: ";for (int i : strided) {std::cout << i << ' ';}std::cout << '\n';  // 输出: 0 3 6 9// 示例2: 与其他视图组合auto even_strided = v | std::views::filter([](int x) { return x % 2 == 0; })  // 先取偶数| std::views::stride(2);                                // 然后步长2std::cout << "Even numbers with stride 2: ";for (int i : even_strided) {std::cout << i << ' ';}std::cout << '\n';  // 输出: 0 4 8// 示例3: 字符串处理std::string s = "HelloWorld";auto every_second = s | std::views::stride(2);std::cout << "Every second character: ";for (char c : every_second) {std::cout << c << ' ';}std::cout << '\n';  // 输出: H l o r d// 示例4: 无限范围auto infinite = std::views::iota(0) | std::views::stride(5);std::cout << "First 5 elements with stride 5: ";for (int i : infinite | std::views::take(5)) {std::cout << i << ' ';}std::cout << '\n';  // 输出: 0 5 10 15 20
}

注意事项

1. 步长值：必须大于0，否则行为未定义
2. 输入范围要求：
   • 对于随机访问范围，stride_view 也是随机访问的
   • 对于双向范围，stride_view 也是双向的
   • 对于前向范围，stride_view 也是前向的
3. 性能：对于非随机访问的范围，stride_view 需要逐个跳过元素，可能效率较低
4. 边界情况：如果步长大于范围大小，视图将只包含第一个元素（如果范围非空）

与其他视图适配器的比较

• std::views::take：取前N个元素
• std::views::drop：跳过前N个元素
• std::views::stride：每隔N个元素取一个

stride 提供了一种"稀疏采样"的能力，可以方便地从密集数据中提取有规律的子集。