range::views 如何实现 O(1) 复杂度？

Question

在最近介绍的 C++20 Ranges 中，我知道 views 通过使用视图适配器实现可组合性。我也知道视图不拥有它们的元素，它们的本质是惰性的，也就是说它们只在需要时才进行实际计算。

视图如何在移动、复制和分配操作中实现O(1) 的复杂性？我的可能答案是，视图只是“待计算”操作的描述，它们只是指数据及其转换。

不过，这听起来像是视图只是承担了表达我们编码序列的工作，并且只有在传递给一些急切的事物（例如算法）时，它们才会在这个特定的单个调用中体现所有计算负载。

后续问题：我可以理解如何实现O(1) 复制，本质上指的是可复制对象（尽管我不知道ranges::views 是否这样做）。但我无法理解这将如何在分配操作中发挥作用。同样，一个可能的答案是，因为所有这些都发生在编译时，那么再次只是“描述”分配是O(1) 操作。但是改变视图查看的std::vector<int> 是一个运行时操作（很棒的example）。这仍然是O(1) 操作吗？

Answer 1

您认识到视图不拥有它们引用或操作的元素。但是您似乎不明白这就是为什么这些操作是 O(1)。

如果你有这个：

vector<int> v = {...};
auto *vptr = &v;

auto *vptr2 = vptr;
vptr = vptr2;

vref2相对于v.size()的初始化复杂度是多少？相对于v.size()，分配给vptr 的复杂度是多少？

它们都是 O(1)，因为它们只是复制指针。

vptr 指向v；它不拥有它。作为指针如何它不拥有v。这也是复制指针是一个 O(1) 操作的原因：因为指针的大小不关心它指向的数据的大小。

视图也是如此。视图类型存储底层范围的迭代器/哨兵。指针是一种迭代器，但迭代器的工作方式与指针很相似，因为它们指向一个值序列，而不是成为序列本身。范围由起始迭代器和代表该范围结束的值定义（有时是另一个迭代器，有时是可以针对迭代器进行测试的通用对象）。

迭代器类型不知道也不关心序列中有多少元素。迭代器概念对序列中的位置进行建模；从概念上讲，它不知道终点是什么。

因此，相对于它们指向的范围的大小，复制一个迭代器（通常）是 O(1)。移动和复制/移动分配也是如此。