C++结构化绑定

本文章主要解释C++17之后的一个语法特性–结构化绑定。

C++版本的发展历程

C++的版本发展主要集中在标准化过程中，由国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）负责管理和制定。以下是C++版本的发展历程：

1. C++98： C++的首个标准版本，也被称为ISO/IEC 14882:1998。它定义了C++的基本语法、语义和标准库，包括面向对象编程、泛型编程、模板、异常处理等特性。

2. C++03： C++03是对C++98标准的小幅修订，主要是修正一些错误和不一致之处，并添加了一些新的标准库组件，例如智能指针和tr1扩展库。

3. C++11： C++11是C++语言的重要里程碑，也称为C++0x。它引入了许多新的语言特性和标准库改进，包括自动类型推导、Lambda表达式、右值引用、智能指针、并发编程库等。

4. C++14： C++14是对C++11的一次小幅修订，主要是修复了一些C++11标准中的缺陷和错误，并添加了一些新的特性，如泛型lambda表达式、二进制字面量、泛型编程改进等。

5. C++17： C++17是C++语言的下一个标准版本，也称为ISO/IEC 14882:2017。它引入了许多新的语言特性和标准库改进，包括结构化绑定、折叠表达式、if constexpr语句、内联变量、std::optional类型、std::filesystem标准库等。

6. C++20： C++20是C++语言的下一个标准版本，也称为ISO/IEC 14882:2020。它引入了许多新的语言特性和标准库改进，如概念、协程、范围、模块、三向比较操作符等。C++20标准于2020年12月正式发布。

C++的版本发展主要集中在不断改进和完善语言特性、提高编程效率和性能、加强类型安全和错误检测等方面。

C++17

C++17是C++编程语言的一个标准版本，也被称为ISO/IEC 14882:2017。它是C++11之后的第四个标准版本，于2017年12月发布。C++17引入了许多新的语言特性和标准库改进，旨在提高C++的功能性、易用性和性能。一些C++17的主要特性包括：

1. 结构化绑定（Structured Bindings）： 允许以一种简洁的方式从复合类型中提取成员，并将其绑定到命名变量上。

2. constexpr if语句（constexpr if Statements）： 允许在编译时根据常量表达式条件进行选择性编译，提高了模板代码的可读性和性能。

3. 折叠表达式（Fold Expressions）： 允许在模板和泛型代码中使用折叠表达式，简化代码编写。

4. if constexpr语句（if constexpr Statements）： 类似于常规的if语句，但条件表达式在编译时求值，并且只有在编译时为true时才会执行相应的代码块。

5. 内联变量（Inline Variables）： 允许在头文件中定义内联变量，提高了头文件中常量的定义方式。

6. 类模板自动推导（Class Template Argument Deduction）： 允许编译器自动推导类模板参数，使得使用模板类更加简洁。

7. std::optional 类型： 引入了std::optional类型，用于表示可能不存在的值，可以避免使用指针或者特殊值来表示缺失值。

8. std::filesystem 标准库： 引入了std::filesystem标准库，用于处理文件系统相关的操作，提供了对文件和目录的操作、路径解析等功能。

除了上述特性之外，C++17还包括一些其他的语言特性和标准库改进，旨在提高C++编程语言的功能性、性能和易用性。C++17的发布标志着C++编程语言的不断演进和发展。

什么是“结构化绑定”

C++17引入了结构化绑定（Structured Bindings）功能，它允许以一种更加简洁和直观的方式从复合类型中提取成员变量，并将它们绑定到命名变量上。结构化绑定提供了一种更加方便和灵活的方法来处理元组、结构体、数组等复合类型数据。

根据C++标准草案 N4659 中的定义，结构化绑定是一种用于绑定表达式的语法扩展，其语法形式为 auto [decl-specifier-seq] ( identifier-list ) = expression;。在这个语法中，identifier-list 是一个标识符列表，用于声明绑定的变量；expression 是要绑定的表达式，可以是元组、数组、结构体等。

下面是一个简单的例子，演示了如何使用结构化绑定从元组中提取数据：

#include 
#include 

int main() {
    std::tuple<int, double, std::string> myTuple(42, 3.14, "Hello");

    auto [a, b, c] = myTuple; // 结构化绑定

    std::cout << "a = " << a << std::endl; // 输出：a = 42
    std::cout << "b = " << b << std::endl; // 输出：b = 3.14
    std::cout << "c = " << c << std::endl; // 输出：c = Hello

    return 0;
}

在这个例子中，myTuple 是一个包含整数、双精度浮点数和字符串的元组。通过结构化绑定，我们可以将元组中的每个元素分别绑定到变量 a、b、c 上，并直接使用这些变量进行操作，而不需要使用 std::get 等函数。

结构化绑定有哪些作用

1. 提高代码的可读性和简洁性：

   • 作用：结构化绑定可以使代码更简洁和易读，从而提高代码的可读性。
   • 示例：

     // 从std::pair中提取元素并命名
     std::pair<int, double> data{42, 3.14};
     auto [num, value] = data;
     

2. 简化迭代标准库容器：

   • 作用：结构化绑定可以简化对标准库容器的迭代，使代码更加简洁。
   • 示例：

     // 使用结构化绑定迭代std::map
     std::map<int, std::string> dataMap{{1, "one"}, {2, "two"}};
     for (const auto& [key, value] : dataMap) {
         // 处理每个键值对
     }
     

3. 提高代码的可维护性和灵活性：

   • 作用：结构化绑定使代码更易维护，同时增加了代码的灵活性和通用性。
   • 示例：

     // 使用结构化绑定处理自定义类型
     struct MyStruct { int num; double value; };
     MyStruct data{42, 3.14};
     auto [num, value] = data;
     

4. 处理多返回值函数：

   • 作用：结构化绑定可以用于处理多返回值函数，使代码更加简洁明了。
   • 示例：

     // 处理多返回值函数的结果
     auto [num, value] = getValues();
     

5. 增加代码的灵活性和可复用性：

   • 作用：结构化绑定可以提高代码的灵活性和可复用性，使其适用于不同类型的数据结构。
   • 示例：

     // 使用结构化绑定处理不同类型的复合数据结构
     auto [num, value] = getData(); // getData() 返回不同类型的复合数据结构