在C++20标准中，std::views::adjacent是一个令人兴奋的新特性，它为处理序列数据提供了一种新颖且高效的方法。这个视图与std::views::slide类似，但它们在处理数据的方式上存在一些关键差异。本文将深入探讨std::views::adjacent的工作原理，并通过一系列代码示例展示其在实际应用中的灵活性和强大功能。

什么是std::views::adjacent？

std::views::adjacent是一个基于范围的视图，它在给定的输入范围内生成相邻元素的元组。与std::views::slide不同，后者生成的是子范围，而std::views::adjacent生成的是元素引用的元组。这意味着通过std::views::adjacent得到的元素可以直接使用，而不需要额外的解引用操作。

基本用法

首先，让我们通过一个简单的例子来了解std::views::adjacent的基本用法。以下代码展示了如何使用std::views::adjacent来遍历一个整数向量，并打印出每三个相邻元素的元组。

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> data{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

    // 使用std::views::adjacent<3>生成三个相邻元素的元组
    for (auto& [first, second, third] : data | std::views::adjacent<3>) {
        std::cout << "{ " << first << ", " << second << ", " << third << " }\n";
    }

    return 0;
}

在这个例子中，我们使用了std::views::adjacent<3>来生成每三个相邻元素的元组。输出结果将是：

{ 1, 2, 3 }
{ 2, 3, 4 }
{ 3, 4, 5 }
{ 4, 5, 6 }
{ 5, 6, 7 }
{ 6, 7, 8 }
{ 7, 8, 9 }

结构化绑定

std::views::adjacent的一个显著优点是它支持结构化绑定，这使得代码更加简洁和易于理解。以下是一个使用结构化绑定的例子：

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> data{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

    // 使用结构化绑定打印每三个相邻元素
    for (auto [first, second, third] : data | std::views::adjacent<3>) {
        std::cout << "{ " << first << ", " << second << ", " << third << " }\n";
    }

    return 0;
}

std::views::pairwise：一个特殊的视图

std::views::adjacent还有一个特殊的别名std::views::pairwise，它用于生成每两个相邻元素的元组。这在处理成对数据时非常有用。以下是使用std::views::pairwise的例子：

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> data{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

    // 使用std::views::pairwise生成每两个相邻元素的元组
    for (auto [first, second] : data | std::views::pairwise) {
        std::cout << "{ " << first << ", " << second << " }\n";
    }

    return 0;
}

输出结果将是：

{ 1, 2 }
{ 2, 3 }
{ 3, 4 }
{ 4, 5 }
{ 5, 6 }
{ 6, 7 }
{ 7, 8 }
{ 8, 9 }

深入探索：更复杂的数据结构

std::views::adjacent不仅可以用于简单的整数序列，还可以应用于更复杂的数据结构，如自定义对象的集合。以下是一个示例，展示如何使用std::views::adjacent处理包含自定义对象的向量：

#include <ranges>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <string>

struct Person {
    std::string name;
    int age;

    Person(std::string n, int a) : name(n), age(a) {}
};

int main() {
    std::vector<Person> people{
        {"Alice", 30},
        {"Bob", 25},
        {"Charlie", 35},
        {"Diana", 28},
        {"Eve", 22}
    };

    // 使用std::views::adjacent<2>打印每两个相邻的Person对象
    for (auto [first, second] : people | std::views::adjacent<2>) {
        std::cout << "{ " << first.name << ", " << first.age << " }, { "
                  << second.name << ", " << second.age << " }\n";
    }

    return 0;
}

输出结果将是：

{ Alice, 30 }, { Bob, 25 }
{ Bob, 25 }, { Charlie, 35 }
{ Charlie, 35 }, { Diana, 28 }
{ Diana, 28 }, { Eve, 22 }

性能考量

使用std::views::adjacent时，性能也是一个重要的考虑因素。由于std::views::adjacent返回的是元素的引用，因此它通常比生成子范围的视图（如std::views::slide）更高效。这是因为它避免了额外的内存分配和复制操作。

结论

std::views::adjacent是C++20中一个强大的新特性，它为处理序列数据提供了一种简洁且高效的方法。通过本文的探讨，我们可以看到它在处理相邻元素时的灵活性和强大功能。无论是简单的整数序列还是复杂的自定义对象集合，std::views::adjacent都能提供一种优雅且高效的解决方案。

扩展阅读

• C++20 Ranges Overview
• https://en.cppreference.com/w/cpp/ranges
• Ranges and Views in C++20
• https://www.cppstories.com/2019/ranges-and-views-in-c++20/
• C++20 Ranges and Views: A Deep Dive
• https://www.youtube.com/watch?v=_2n1FWmRB5s

通过深入理解和应用std::views::adjacent，你将能够更有效地处理各种数据序列，从而提高你的C++编程技能。继续探索C++20的其他特性，以充分利用这个强大的编程语言。