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 | | |
| | | |

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。

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：

cpp 复制代码

#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

cpp 复制代码

#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3
    auto 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2
    
    std::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

步长值：必须大于0，否则行为未定义
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
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
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。