c++11 元组

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这次要讲的内容是：c++11中的tuple（元组）。tuple看似简单，其实它是简约而不简单，可以说它是c++11中一个既简单又复杂的东东，关于它简单的一面是它很容易使用，复杂的一面是它内部隐藏了太多细节，要揭开它神秘的面纱时又比较困难。

　　tuple是一个固定大小的不同类型值的集合，是泛化的std::pair。和c#中的tuple类似，但是比c#中的tuple强大得多。我们也可以把他当做一个通用的结构体来用，不需要创建结构体又获取结构体的特征，在某些情况下可以取代结构体使程序更简洁，直观。

基本用法

构造一个tuple

tuple<const char*, int>tp = make_tuple(sendPack,nSendSize); //构造一个tuple

这个tuple等价于一个结构体

struct A { char* p; int len; };

用tuple<const char*, int>tp就可以不用创建这个结构体了，而作用是一样的，是不是更简洁直观了。还有一种方法也可以创建元组，用std::tie，它会创建一个元组的左值引用。

auto tp = return std::tie(1, "aa", 2); //tp的类型实际是： std::tuple<int&,string&, int&>

再看看如何获取它的值：

const char* data = tp.get<0>(); //获取第一个值
int len = tp.get<1>(); //获取第二个值

还有一种方法也可以获取元组的值，通过std::tie解包tuple

int x,y; string a; std::tie(x,a,y) = tp; 

通过tie解包后，tp中三个值会自动赋值给三个变量。

解包时，我们如果只想解某个位置的值时，可以用std::ignore占位符来表示不解某个位置的值。比如我们只想解第三个值时：

std::tie(std::ignore,std::ignore,y) = tp; //只解第三个值了

还有一个创建右值的引用元组方法：forward_as_tuple。

std::map<int, std::string> m; m.emplace(std::forward_as_tuple(10, std::string(20, 'a')));

它实际上创建了一个类似于std::tuple<int&&, std::string&&>类型的tuple。

我们还可以通过tuple_cat连接多个tupe

int main() { std::tuple<int, std::string, float> t1(10, "Test", 3.14); int n = 7; auto t2 = std::tuple_cat(t1, std::make_pair("Foo", "bar"), t1, std::tie(n)); n = 10; print(t2); }

输出结果：

(10, Test, 3.14, Foo, bar, 10, Test, 3.14, 10)

 

　　到这里tuple的用法介绍完了，是不是很简单，也很容易使用，相信你使用它之后就离不开它了。我前面说过tuple是简约而不简单。它有很多高级的用法。它和模板元关系密切,要介绍它的高级用法的时候，读者需要一定的模板元基础，如果你只是把它当一个泛型的pair去使用时，这部分可以不看，如果你想用它高级用法的时候就往下看。让我们要慢慢揭开tuple神秘的面纱。

tuple的高级用法

获取tuple中某个位置元素的类型

　　通过std::tuple_element获取元素类型。

template<typename Tuple>
void Fun(Tuple& tp) { std::tuple_element<0,Tuple>::type first = std::get<0> (mytuple); std::tuple_element<1,Tuple>::type second = std::get<1> (mytuple); }

　　

获取tuple中元素的个数：

tuple t;

int size = std::tuple_size<decltype(t))>::value;

遍历tuple中的每个元素

　　因为tuple的参数是变长的，也没有for_each函数，如果我们想遍历tuple中的每个元素，需要自己写代码实现。比如我要打印tuple中的每个元素。

template<class Tuple, std::size_t N>
struct TuplePrinter { static void print(const Tuple& t) { TuplePrinter<Tuple, N - 1>::print(t); std::cout << ", " << std::get<N - 1>(t); } }; template<class Tuple>
struct TuplePrinter<Tuple, 1>{ static void print(const Tuple& t) { std::cout << std::get<0>(t); } }; template<class... Args>
void PrintTuple(const std::tuple<Args...>& t) { std::cout << "("; TuplePrinter<decltype(t), sizeof...(Args)>::print(t); std::cout << ")\n"; }

根据tuple元素值获取其对应的索引位置

namespace detail { template<int I, typename T, typename... Args>
    struct find_index { static int call(std::tuple<Args...> const& t, T&& val) { return (std::get<I - 1>(t) == val) ? I - 1 : find_index<I - 1, T, Args...>::call(t, std::forward<T>(val)); } }; template<typename T, typename... Args>
    struct find_index<0, T, Args...> { static int call(std::tuple<Args...> const& t, T&& val) { return (std::get<0>(t) == val) ? 0 : -1; } }; } template<typename T, typename... Args>
int find_index(std::tuple<Args...> const& t, T&& val) { return detail::find_index<0, sizeof...(Args) - 1, T, Args...>:: call(t, std::forward<T>(val)); } int main() { std::tuple<int, int, int, int> a(2, 3, 1, 4); std::cout << find_index(a, 1) << std::endl; // Prints 2
    std::cout << find_index(a, 2) << std::endl; // Prints 0
    std::cout << find_index(a, 5) << std::endl; // Prints -1 (not found)
}

展开tuple，并将tuple元素作为函数的参数。这样就可以根据需要对tuple元素进行处理了

#include <tuple> #include <type_traits> #include <utility> template<size_t N>
struct Apply { template<typename F, typename T, typename... A>
static inline auto apply(F && f, T && t, A &&... a) -> decltype(Apply<N-1>::apply( ::std::forward<F>(f), ::std::forward<T>(t), ::std::get<N-1>(::std::forward<T>(t)), ::std::forward<A>(a)... )) { return Apply<N-1>::apply(::std::forward<F>(f), ::std::forward<T>(t), ::std::get<N-1>(::std::forward<T>(t)), ::std::forward<A>(a)... ); } }; template<>
struct Apply<0> { template<typename F, typename T, typename... A>
static inline auto apply(F && f, T &&, A &&... a) -> decltype(::std::forward<F>(f) (::std::forward<A>(a)...)) { return ::std::forward<F>(f)(::std::forward<A> (a)...); } }; template<typename F, typename T> inline auto apply(F && f, T && t) -> decltype(Apply< ::std::tuple_size< typename ::std::decay<T>::type >::value>::apply(::std::forward<F>(f), ::std::forward<T>(t))) { return Apply< ::std::tuple_size< typename ::std::decay<T>::type >::value>::apply(::std::forward<F>(f), ::std::forward<T>(t)); } void one(int i, double d) { std::cout << "function one(" << i << ", " << d << 
");\n"; } int two(int i) { std::cout << "function two(" << i << ");\n"; return i; } //测试代码
int main() { std::tuple<int, double> tup(23, 4.5); apply(one, tup); int d = apply(two, std::make_tuple(2)); return 0; }

 

　　看到这里，想必大家对tuple有了一个全面的认识了吧，怎么样，它是简约而不简单吧。对模板元不熟悉的童鞋可以不看tuple高级用法部分，不要为看不懂而捉急，没事的，高级部分一般用不到，知道基本用法就够用了。

tuple和vector比较：

vector只能容纳同一种类型的数据，tuple可以容纳任意类型的数据；

vector和variant比较：

二者都可以容纳不同类型的数据，但是variant的类型个数是固定的，而tuple的类型个数不是固定的，是变长的，更为强大。

tuple元组定义了一个有固定数目元素的容器,其中的每个元素类型都可以不相同,这与其他容器有着本质的区别.是对pair的泛化。

首先来介绍元组的创建和元组元素的访问。通过make_tuple()创建元组，通过get<>()来访问元组的元素。通过下面这段程序来认识这两个函数的用法：

#include <iostream>

#include <tuple>

#include <functional>

 

int main()

{

    auto t1 = std::make_tuple(10, "Test", 3.14);

    std::cout << "The value of t1 is "

              << "(" << std::get<0>(t1) << ", " << std::get<1>(t1)

              << ", " << std::get<2>(t1) << ")\n";

 

    int n = 1;

    auto t2 = std::make_tuple(std::ref(n), n);//ref表示引用

    n = 7;

    std::cout << "The value of t2 is "

              << "(" << std::get<0>(t2) << ", " << std::get<1>(t2) << ")\n";

}

运行结果为：

The value of t1 is (10, Test, 3.14)

The value of t2 is (7, 1)

 

接下来介绍tie()函数。 tie()函数可以将变量连接到一个给定的tuple上，生成一个元素类型全是引用的tuple,相当于make_tuple(ref(a),ref(b),…)。可以通过tie()函数的使用方便的对tuple进行“解包”操作。看下面的代码：

#include <iostream>

#include <tuple>

 

int main ()

{

  int myint;

  char mychar;

  float myfloat;

 

  std::tuple<int,float,char> mytuple;

 

  mytuple = std::make_tuple (10, 2.6, 'a');          // packing values into tuple

 

  //std::tie (myint, std::ignore, mychar) = mytuple;   // unpacking tuple into variables  【1】

  std::tie (myint,myfloat, mychar) = mytuple;

 

  std::cout << "myint contains: " << myint << std::endl;

  std::cout << "mychar contains: " << mychar << std::endl;

  std::cout << "myfloat contains: "<< myfloat <<std::endl;

 

  std::get<0>(mytuple) = 100;//修改tuple的值

 

  std::cout <<"After assignment myint contains: "<< std::get<0>(mytuple) << std::endl;

 

  return 0;

}

运行结果：

myint contains: 10

mychar contains: a

myfloat contains: 2.6

After assignment myint contains: 100

注：正如【1】处我们可以使用std::ignore,从而不用关联tuple中的第二个元素.

 

最后介绍一个tuple_cat()函数，通过该函数可以将多个tuple连接起来形成一个tuple（注：在VC11中只能连接两个tuple并不是真正的多个tuple）。

#include <iostream>

#include <utility>

#include <string>

#include <tuple>

 

int main ()

{

 

  std::tuple<float,std::string> mytuple (3.14,"pi");

  std::pair<int,char> mypair (10,'a');

 

  auto myauto = std::tuple_cat ( mytuple, mypair );

 

  std::cout << "myauto contains: " << std::endl;

  std::cout << std::get<0>(myauto) << std::endl;

  std::cout << std::get<1>(myauto) << std::endl;

  std::cout << std::get<2>(myauto) << std::endl;

  std::cout << std::get<3>(myauto) << std::endl;

 

  return 0;

}

运行结果：

 

myauto contains:

3.14

pi

10

a

make it simple, make it happen