C++多元組Tuple使用方法？你熟悉嗎？快來看看吧
前言
tuple 是類似于pair的模板。每個pair的成員類型都不相同，但每個pair都恰好有兩個成員。不同tuole類型的也不相同，但一個tuple可以有任意數量的成員。每個確定的tuple類型的成員數目是固定的，但一個tuple類型的成員數目可以與另一個tuple類型不同。
當我們希望將一些數據組合成單一對象，但又不想麻煩地定義一個新數據來表示這些數據時，tuple是非常有用的。
例如我們可以構造一個tuple
- tuple<const char*, int>tp = make_tuple(sendPack,nSendSize);
這個tuple等價于一個結構體
- struct A
- {
- char* p;
- int len;
- };
用tuple
還有一種方法也可以創建元組，用std::tie，它會創建一個元組的左值引用。
- auto tp = return std::tie(1, "aa", 2);
tp的類型實際是：
- std::tuple<int&,string&, int&>
tuple初印象
tuple支持如下的操作
- std::tuple<T1, T2, ...TN> t; //創建一個空的tuple對象（使用默認構造），它對應的元素分別是T1和T2...Tn類型，采用值初始化。
- std::tuple<T1, T2, ...TN> t2(v1, v2, ... vn); //創建一個tuple對象，它的元素分別是T1和T2 ...Tn類型; 每個成員用對應的vi進行初始化
- std::tuple<T1&> t3(ref&); // tuple的元素類型可以是一個引用
像pair一樣也可以通過make_tuple進行創建一個tuple對象，tuple的類型從初始值的類型推斷
- std::make_tuple(v1, v2);
返回t的第i個數據成員的引用：如果t是一個左值，結果是一個左值引用;否則，結果是一個右值引用。此外tuple的所有成員都是pulic的。
- get<i>(t)
我們可以將tuple看作一個“快速而隨意”的數據結構。
定義和初始化tuple
當我們定義一個std::tuple時，需要指出每個成員的類型。
- tuple<size_t,size_t,size_t> threeD; //三個成員都被設置為0
- tuple<string,vector<doble>,int ,list<int>> someVal("constans",{3.14,2.718},42,{0,1,2,3,4,5});
當我們創建一個std::tuple對象時，可以使用tuple的默認構造函數，它會對每個成員進行值初始化;也可以向上面someVal初始化一樣，為每個成員提供一個初始值，此時的構造函數是explicit的，因此必須使用直接初始化方法。
- tuple<size_t,size_t,size_t> htreeD = {1,2,3};
- tuple<size_t,size_t,size_t> htreeD(1,2,3);
類似make_pair函數，標準庫定義了make_tuple函數，我們還可以使用它來生成std::tuple對象。
- auto item = mak_tuple("0-999-78345-x",3,20.00);
類似make_pair，make_tuple函數使用初始值的類型來推斷tuple的類型。在上面示例中，item是一個tuple，類型為tuple
訪問tuple的成員
一個pair總是有兩個成員，這樣標準庫就可以為他們命名(first和second)，但是這種命名方法不適用于tuple，因為一個tuple的類型的成員數目是沒有限制的。因為，tuple的成員都是未命名的。要訪問一個tuple的成員，就要使用一個名為get的標準庫函數模板。為了使用get，我們必須指定一個顯示模板實參，它指出我們想要訪問第幾個成員。我們傳遞給get一個tuple對象，它返回指定成員的引用。
- auto book = get<0>(iterm); //返回iterm的第一個成員
- auto cnt = get<0>(iterm); //返回iterm的第二個成員
- auto price = get<0>(iterm)/cnt; //返回iterm的第三個成員
尖括號中的值必須是一個整型常量表達式，與平時一樣，我們從0開始計數，意味著get<0>是第一個成員。
如果不知道tuple準確的類型細節信息，可以用兩個輔助類模板查詢tuole的成員的數量和類型：
1.一個類模板，可以通過一個tuple類型初始化，它有一個名為value的public constexpr static數據類型，類型為size_t,表示給定tuple類型中成員數量
- tuple_element<i,tupleType>::type
2.一個類模板，可以通過一個整型常量和一個tuple類型來初始化。它有一個名為type的public成員，表示給定tuple類型中指定的類型
- tuple_size<tupleType>::value
通過這兩個類模板我們可以獲得我們需要的tuple變量的成員數量和類型
- typedef decltype（item） trans；//trans是item的類型
- size_t sz = tuple_size< trans>::value；//返回trans類型對象中成員的數量
- tuple_element<1,trans>::type cnt ; // cnt 為 item第二個成員變量類型 int型
- cnt = get<1>(item);
為了使用tuple_size或tuple_element,我們需要知道一個tuple對象的類型。與往常一樣，確定一個對象的類型的最簡單的方法就是使用decltype，在typedef decltype(item) trans;中，我們使用decltype來為item定義一個類型別名，用它來實例化這兩個模板。
tuple_size有一個名為value的public static數據成員，它表示給定tuple中成員的數量。 tuple_element模板除了一個tuple類型外，還接受一個索引值。它有一個名為type的public類型成員，表示給定tuple類型中指定成員類型。類似get，tuple_element所使用的索引也是從0開始計數的。
std::tuple的關系和相等運算符的行為類似容器的對應操作。這些運算符逐對比較左側tuple和右側tuple的成員。只有兩個tuple具有相同數量的成員時，我們才可以比較它們。而且，為了使用tuple的相等或不等運算符，對每對成員使用==運算符必須都是合法的;為了使用關系運算符，對每對成員使用 < 必須都是合法的。
關系和相等運算符：當兩個tuole具有相同數量的成員且成員對應相等時，兩個才tuple相同。
- tuple<string,string> duo("1","2");
- tuple<size_t,size_t> twoD(1,2);
- bool b = (duo == twoD); // 錯誤，不能比較size_t 和 string
- tuple<size_t,size_t,size_t> threeD(1,2,3);
- b = (duo == threeD); // 錯誤，成員數量不同
- tuple<size_t,size_t> origin(0,0);
- b = (origin < twoD); // 正確：b為true
由于tuple定義了<和==運算符，我們可以將tuple序列傳遞給算法，并且可以在無序容器中將tuple作為關鍵字類型。
利用tie進行解包元素的值
如同pair一樣也是可以通過tie進行解包tuple的各個元素的值。如下tuple對象有4個元素，通過tie解包將會把這4個元素的值分別賦值給tie提供的4個變量中。
- int main(int argc, char **argv) {
- std::tuple<std::string, int, std::string, int> tp;
- tp = std::make_tuple("Sven", 25, "Shanghai", 21);
- // 定義接收變量
- std::string name;
- std::string addr;
- int ages;
- int areaCode;
- std::tie(name, ages, addr, areaCode) = tp;
- std::cout << "Output: " << '\n';
- std::cout << "name: " << name <<", ";
- std::cout << "addr: " << addr << ", ";
- std::cout << "ages: " << ages << ", ";
- std::cout << "areaCode: " << areaCode << '\n';
- return 0;
- }
輸出結果：
name: Sven, addr: Shanghai, ages: 25, areaCode: 21
但有時候tuple包含的多個元素時只需要其中的一個或兩個元素，如此可以通過std::ignore進行變量占位，這樣將會忽略提取對應的元素。可以修改上述例程：
- std::tie(name, ages, std::ignore, std::ignore) = tp;
std::tuple中元素是被緊密地存儲的(位于連續的內存區域)，而不是鏈式結構。
如何遍歷tuple成員
N表示tuple中的第N個元素
- #include <iostream>
- #include <tuple>
- #include <string>
- using namespace std;
- template<typename Tuple, int N = std::tuple_size<Tuple>::value>
- struct Printer
- {
- static void log(Tuple& t) {
- Printer<Tuple, N - 1>::log(t);
- using type = typename std::tuple_element<N - 1, Tuple>::type;
- std::string ts = typeid(type).name();
- type& v = std::get<N - 1>(t);
- std::cout << ts << ":" << v << std::endl;
- }
- };
- template<typename Tuple>
- struct Printer<Tuple, 1>
- {
- static void log(Tuple& t) {
- using type = typename std::tuple_element<0, Tuple>::type;
- std::string ts = typeid(type).name();
- type& v = std::get<0>(t);
- std::cout << ts << ":" << v << std::endl;
- }
- };
- int main() {
- std::tuple<int, bool, string> t = std::forward_as_tuple(11, true, "ok");
- Printer<std::tuple<int, bool, string>>::log(t);
- return 1;
- }
tuple做返回相關作用
使用tuple返回多個值，tuple的一個常見用途就是從一個函數返回多個值。
返回tuple的函數
- tuple<int, string> fun()
- {
- // 用make_tuple來構造一個tuple
- return make_tuple(1024, "tuple"，'3');
- }
使用函數返回的tuple
- auto tp = fun();
- auto id = std::get<0>(tp);
- auto name= std::get<1>(tp);
- auto num = std::get<2>(tp);
本文轉載自微信公眾號「羽林君」，可以通過以下二維碼關注。轉載本文請聯系羽林君公眾號。
