C++の新機能を理解する──rangesライブラリとジェネレータ

【C++の新機能を理解する】最新バージョンを徹底解説！ 第3回

Range操作を便利にするzip／enumerate／chunk／slide［C++ 23］

　C++ 23では、Range操作のための新しいRangeアダプターzip／enumerate／chunk／slideが使えるようになりました。

　これらの新しいアダプターによって、複数のRangeを組み合わせたり、要素とインデックスを同時に扱ったり、Rangeを特定のサイズに分割したりするなど、コレクションの操作がより便利に直感的になります。

• zip：複数のRangeを組み合わせて新しくタプルのRangeを作る
• enumerate：反復処理する際、要素とそのインデックスを同時に取得する
• chunk：指定したサイズごとに分割する
• slide：一定幅でスライドしながら部分列を取り出す

複数のRangeを組み合わせて新しくタプルのRangeを作るzip関数

　zip関数は、複数のRangeをジッパーのように組み合わせて、タプルの新しいRangeを作成します。例えば、2つのベクターから対応する要素のペアを作る際に便利です。

リスト　adapter.cpp

vector<int> v1 = {1, 2, 3, 4, 5};
vector<char> v2 = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'};
auto zipped = views::zip(v1, v2);

cout << "Zipped values:" << endl;
for (const auto& [num, ch] : zipped) {
  cout << num << " - " << ch << endl;
}	// 1 - a
	// 2 - b
	// 3 - c
	// 4 - d
	// 5 - e

要素とインデックスを同時に取得するenumerate関数

　enumerate関数は、Rangeの要素とそのインデックスを同時に取得できるようにします。ループ内でインデックス付きで値を処理したい場合に役立ちます。

リスト　adapter.cpp

vector<string> ve = {"apple", "banana", "cherry"};
auto enumerated = views::enumerate(ve);

cout << "Enumerated values:" << endl;
for (const auto& [index, value] : enumerated) {
  cout << index << ": " << value << endl;
}	// 0: apple
	// 1: banana
	// 2: cherry

指定したサイズごとに分割するchunk関数

　chunk関数は、Rangeを指定したサイズごとに分割します。大量のデータをバッチ処理する際などに適しています。以下は、ベクターを3要素ごとに分割する例です。

リスト　adapter.cpp

vector<int> vc = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
auto chunked = views::chunk(vc, 3);

for (const auto& chunk : chunked) {
  cout << "Chunk: ";
  for (int num : chunk) {
    cout << num << " ";
  }
  cout << endl;
}	// Chunk: 1 2 3
	// Chunk: 4 5 6
	// Chunk: 7 8 9

一定幅でスライドしながら部分列を取り出すslide関数

　slide関数は、Rangeを一定幅でスライドしながら部分列を取り出します。移動平均の計算やパターン検出など、部分列ごとの処理に役立ちます。例えば、以下はベクターから3要素ずつスライドして部分列を取り出す例です。

リスト　adapter.cpp

vector<int> vs = {1, 2, 3, 4, 5};
auto slided = views::slide(vs, 3);

cout << "Slide values:" << endl;
for (const auto& group : slided) {
  cout << "[";
  for (const auto& value : group) {
    cout << value << " ";
  }
  cout << "]" << endl;
}	// [1 2 3 ]
	// [2 3 4 ]
	// [3 4 5 ]

　C++ 23で利用可能になったRangeアダプターには、他にviews::as_const、views::adjacent、views::strideなどがあります。