モダン第13章：【C++20】Ranges & Views による関数型パイプライン

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

struct Invader {
    std::string name;
    int hp;
    bool isBoss;
};

int main() {
    std::vector<Invader> armada = {
        {"雑魚A", 10, false},
        {"強撃エリート", 80, false},
        {"巨大母艦", 500, true},
        {"雑魚B", 15, false},
        {"重装甲中ボス", 250, true}
    };

    std::cout << "--- 高耐久ボスクラスの敵（HP >= 100）上位2体を抽出 ---\n";

    // パイプライン演算子 | で流れるように変換
    auto bossTargets = armada 
        | std::views::filter([](const Invader& inv) { return inv.hp >= 100; })
        | std::views::take(2)
        | std::views::transform([](const Invader& inv) { return "🚨 迎撃対象: " + inv.name + " (HP: " + std::to_string(inv.hp) + ")"; });

    // この for ループが回る瞬間まで、実際のフィルタリングは実行されない（遅延評価）！
    for (const auto& msg : bossTargets) {
        std::cout << msg << "\n";
    }

    return 0;
}

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

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

    std::cout << "1. パイプライン定義（ここでは一切処理は走りません）\n";
    auto pipeline = numbers
        | std::views::filter([](int n) {
            std::cout << "  [Filter] " << n << " は偶数か？\n";
            return n % 2 == 0;
        })
        | std::views::transform([](int n) {
            std::cout << "  [Transform] " << n << " を10倍に変換\n";
            return n * 10;
        })
        | std::views::take(2); // 最初の2つが取れたら即終了

    std::cout << "\n2. ループ開始（ここで初めてオンデマンドに評価される）\n";
    for (int val : pipeline) {
        std::cout << "==> 受け取った値: " << val << "\n\n";
    }

    std::cout << "3. ループ終了（5以降の数字は一度も判定すらされていない！）\n";
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <string>

struct StarShip {
    std::string name;
    int speed;
    int firepower;
};

int main() {
    std::vector<StarShip> fleet = {
        {"巡洋艦アルファ", 300, 80},
        {"高速迎撃機ベータ", 850, 45},
        {"超弩級戦艦ガンマ", 150, 300},
        {"偵察機デルタ", 920, 20}
    };

    // 1. C++20: コンテナを直接渡して、speed の昇順にソート！
    // 第3引数にメンバ変数ポインタ &StarShip::speed を指定（射影）
    std::ranges::sort(fleet, {}, &StarShip::speed);

    std::cout << "--- 速度順ソート結果 ---\n";
    for (const auto& ship : fleet) {
        std::cout << ship.name << " (速度: " << ship.speed << ")\n";
    }

    // 2. 火力 100 以上の船が存在するか判定
    bool hasCapitalShip = std::ranges::any_of(fleet, [](int p) { return p >= 100; }, &StarShip::firepower);
    std::cout << "\n戦艦（火力>=100）配備確認: " << (hasCapitalShip ? "YES" : "NO") << "\n";

    return 0;
}

#include <iostream>
#include <vector>
#include <ranges>
#include <algorithm>
#include <cmath>

struct Target {
    int id;
    float x, y;
    int threatLevel; // 脅威度 (1〜5)
    bool isAlive;
};

int main() {
    std::vector<Target> radarContacts = {
        {1, 100.0f, 400.0f, 2, true},
        {2, 300.0f, 150.0f, 5, true},   // 最重要ターゲット（脅威度5、自機に近い）
        {3, 200.0f, 50.0f,  1, false},  // 撃破済み
        {4, 250.0f, 200.0f, 4, true},
        {5, 500.0f, 800.0f, 3, true}    // 画面外の遠方
    };

    const float PLAYER_Y = 100.0f;

    std::cout << "=== 防空レーダー：迎撃優先ターゲット走査 ===\n";

    // 生存中 かつ Y座標が防衛ライン（300未満）に接近している脅威度3以上の敵
    auto priorityQueue = radarContacts
        | std::views::filter([](const Target& t) { return t.isAlive; })
        | std::views::filter([](const Target& t) { return t.threatLevel >= 3; })
        | std::views::filter([PLAYER_Y](const Target& t) { return std::abs(t.y - PLAYER_Y) <= 200.0f; });

    for (const auto& target : priorityQueue) {
        std::cout << "🎯 [LOCK-ON] 敵ID: " << target.id 
                  << " (脅威度: " << target.threatLevel 
                  << ", Y座標: " << target.y << ") に迎撃ミサイル発射！\n";
    }

    return 0;
}

• 落とし穴1：一時オブジェクト（rvalue）への View によるダングリング参照: 関数から返された一時 vector に対して `getEnemies() | std::views::filter(...)` とパイプを繋ぎ、その view を変数に保存すると、一時 vector が式終了時に破棄され、view の内部イテレータが死んだメモリを指す（ダングリング参照）事故が発生します。View の元のコンテナは、View が使われている間必ず生存していなければなりません。
• 落とし穴2：副作用を持つラムダ式を Views に渡す危険性: Views は遅延評価されるため、イテレーションの順序や回数（複数回走査されるなど）が保証されません。`std::views::filter` や `transform` の中でグローバル変数を書き換えたり画面出力を行ったりする副作用のあるコードを書くと、予測不能なバグを引き起こします。
• 落とし穴3：パイプライン内での重い再計算の繰り返し: 遅延評価される View を何度も走査する場合、同じ計算が要素アクセスごとに再実行されます。計算結果を何度も参照する場合は、終端で `std::ranges::to<std::vector>()`（C++23）などを用いてコンテナに一度固定化することを検討してください。

• 1. パイプライン演算子（|）を記述した瞬間に全データ分のメモリが一括確保される
• 2. 原則としてヒープメモリ確保は一切行われず（0バイト）、要素が必要になった瞬間にイテレータ経由で遅延評価される
• 3. プログラム起動時にスタック領域に事前確保される
• 4. OSの仮想記憶スワップファイルに自動的に書き込まれる

• 1. すべての要素をコンパイル時定数（constexpr）に変換する
• 2. 先頭から N 個の条件合致要素を取り出した時点で走査を即時中断し、残りの不要な要素の計算を完全にスキップできる
• 3. 自動的にマルチスレッドの OpenMP 並列化が行われる
• 4. 要素のサイズを自動的に半分に圧縮する

• 1. 射影（Projection）
• 2. リフレクション（Reflection）
• 3. インターセプター（Interceptor）
• 4. ディスパッチャ（Dispatcher）