C++11/14介绍(四)——新增容器(三)

一、元组std::tuple

传统C++中的容器,除了std::pair外,没有现成的数据结构能用来存放不同类型的数据,但是std::pair的缺陷是只能保存;两个元素。

二、元组基本操作

元组的使用有三个核心的函数:

  • std::make_tuple:构造元组
  • std::get:获得元组某个位置的值
  • std::tie:元组拆包
//在C++14下运行
#include <tuple>
#include <iostream>

auto get_student(int id)
{
    // 返回类型被推断为 std::tuple<double, char, std::string>

    if (id == 0)
        return std::make_tuple(3.8, 'A', "张三");
    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");   
    // 如果只写 0 会出现推断错误, 编译失败
}

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

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

    // 元组进行拆包
    std::tie(gpa, grade, name) = get_student(1);
    std::cout << "ID: 1, "
    << "GPA: " << gpa << ", "
    << "成绩: " << grade << ", "
    << "姓名: " << name << '\n';
}

std::get除了使用常量获取元组对象外,C++14增加了使用类型来获取元组中的对象:

#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, 引发编译期错误
    std::cout << std::get<2>(t) << std::endl;
}

结果:

123
6.7

三、运行期索引

std::get<> 依赖一个编译期的常量,所以下面的方式是不合法的:

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

处理方式:

//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);
}

这样就可以:

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

四、元组合并与遍历

通过 std::tuple_cat 来实现:

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

马上就能够发现,应该如何快速遍历一个元组?但是刚才介绍了如何在运行期通过非常数索引一个 tuple,那么遍历就变得简单了,首先需要知道一个元组的长度,可以:

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

这样就可以对元组进行迭代了:

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