C++11/14介紹（四）——新增容器（三）

一、元組std::tuple

傳統C++中的容器，除了std::pair外，沒有現成的數據結構能用來存放不同類型的數據，但是std::pair的缺陷是隻能保存；兩個元素。

二、元組基本操作

元組的使用有三個核心的函數：

• std::make_tuple：構造元組
• std::get：獲得元組某個位置的值
• std::tie：元組拆包

//在C++14下運行
#include <tuple>
#include <iostream>

auto get_student(int id)
{
    // 返回類型被推斷爲 std::tuple<double, char, std::string>

    if (id == 0)
        return std::make_tuple(3.8, 'A', "張三");
    if (id == 1)
        return std::make_tuple(2.9, 'C', "李四");
    if (id == 2)
        return std::make_tuple(1.7, 'D', "王五");
    return std::make_tuple(0.0, 'D', "null");   
    // 如果只寫 0 會出現推斷錯誤, 編譯失敗
}

int main()
{
    auto student = get_student(0);
    std::cout << "ID: 0, "
    << "GPA: " << std::get<0>(student) << ", "
    << "成績: " << std::get<1>(student) << ", "
    << "姓名: " << std::get<2>(student) << '\n';

    double gpa;
    char grade;
    std::string name;

    // 元組進行拆包
    std::tie(gpa, grade, name) = get_student(1);
    std::cout << "ID: 1, "
    << "GPA: " << gpa << ", "
    << "成績: " << grade << ", "
    << "姓名: " << name << '\n';
}

std::get除了使用常量獲取元組對象外，C++14增加了使用類型來獲取元組中的對象：

#include <tuple>
#include <iostream>

int main()
{
    std::tuple<std::string, double, double, int> t("123", 4.5, 6.7, 8);
    std::cout << std::get<std::string>(t) << std::endl;
   // std::cout << std::get<double>(t) << std::endl;   // 非法, 引發編譯期錯誤
    std::cout << std::get<2>(t) << std::endl;
}

結果：

123
6.7

三、運行期索引

std::get<> 依賴一個編譯期的常量，所以下面的方式是不合法的：

int index = 1;
std::get<index>(t);

處理方式：

//C++17
#include <boost/variant.hpp>
template <size_t n, typename... T>
boost::variant<T...> _tuple_index(size_t i, const std::tuple<T...>& tpl) {
    if (i == n)
        return std::get<n>(tpl);
    else if (n == sizeof...(T) - 1)
        throw std::out_of_range("越界.");
    else
        return _tuple_index<(n < sizeof...(T)-1 ? n+1 : 0)>(i, tpl);
}
template <typename... T>
boost::variant<T...> tuple_index(size_t i, const std::tuple<T...>& tpl) {
    return _tuple_index<0>(i, tpl);
}

這樣就可以：

int i = 1;
std::cout << tuple_index(i, t) << std::endl;

四、元組合並與遍歷

通過 std::tuple_cat 來實現：

auto new_tuple = std::tuple_cat(get_student(1), std::move(t));

馬上就能夠發現，應該如何快速遍歷一個元組？但是剛纔介紹瞭如何在運行期通過非常數索引一個 tuple，那麼遍歷就變得簡單了，首先需要知道一個元組的長度，可以：

template <typename T>
auto tuple_len(T &tpl) {
    return std::tuple_size<T>::value;
}

這樣就可以對元組進行迭代了:

// 迭代
for(int i = 0; i != tuple_len(new_tuple); ++i)
    // 運行期索引
    std::cout << tuple_index(i, new_tuple) << std::endl;