元组,c++11中引入的新的类型,可类比std::pair。 但是std::pair只能支持两个元素。 理论上, 元组支持0~任意个元素。

  本文演示环境: VS2015 up3

0、头文件

#include <tuple>

1、创建和初始化

  1.1、创建一个空的元组, 创建时,需要指定元组的数据类型。

std::tuple<int, float, double, long, long long> first;

  1.2 、创建一个元组并初始化元组。  

1     std::string str_second_1("_1");
2 std::string str_second_2("_2");
3
4 // 指定了元素类型为引用 和 std::string, 下面两种方式都是可以的,只不过第二个参数不同而已
5 std::tuple<std::string, std::string> second_1(str_second_1, std::string("_2"));
6 std::tuple<std::string, std::string> second_2(str_second_1, str_second_2);

  1.3、创建一个元素是引用的元组

1     //3、创建一个元组,元组的元素可以被引用, 这里以 int 为例
2 int i_third = 3;
3 std::tuple<int&> third(std::ref(i_third));

  1.4、使用make_tuple创建元组

1     int i_fourth_1 = 4;
2 int i_fourth_2 = 44;
3 // 下面的两种方式都可以
4 std::tuple<int, int> forth_1 = std::make_tuple(i_fourth_1, i_fourth_2);
5 auto forth_2 = std::make_tuple(i_fourth_1, i_fourth_2);

  1.5、创建一个类型为引用的元组, 对元组的修改。 这里以 std::string为例

 1     std::string str_five_1("five_1");
2 // 输出原址值
3 std::cout << "str_five_1 = " << str_five_1.c_str() << "\n";
4
5 std::tuple<std::string&, int> five(str_five_1, 5);
6 // 通过元组 对第一个元素的修改,str_five_1的值也会跟着修改,因为元组的第一个元素类型为引用。
7 // 使用get访问元组的第一个元素
8 std::get<0>(five) = "five_2";
9
10 // 输出的将是: five_2
11 std::cout << "str_five_1 = " << str_five_1.c_str() << "\n";

  输出结果(VS2015 up3输出):

2、计算元组的元素个数

  需要函数: std::tuple_size。 下面是一个例子,

1     std::tuple<char, int, long, std::string> first('A', 2, 3, "4");
2 // 使用std::tuple_size计算元组个数
3 int i_count = std::tuple_size<decltype(first)>::value;
4 std::cout << "元组个数=" << i_count << "\n";

  输出结果:

3、访问元素

  访问元组的元素,需要函数: std::get<index>(obj)。其中:【index】是元组中元素的下标,0 ,1 , 2, 3, 4,....     【obj】-元组变量。   

  一个例子:

1 std::tuple<char, int, long, std::string> second('A', 2, 3, "4");
2 int index = 0;
3 std::cout << index++ << " = " << std::get<0>(second) << "\n";
4 std::cout << index++ << " = " << std::get<1>(second) << "\n";
5 std::cout << index++ << " = " << std::get<2>(second) << "\n";
6 std::cout << index++ << " = " << std::get<3>(second).c_str() << "\n";

  输出结果:

  【注意】元组不支持迭代访问, 且只能通过索引(或者tie解包:将元组的中每一个元素提取到指定变量中)访问, 且索引不能动态传入。上面的代码中,索引都是在编译器编译期间就确定了。 下面的演示代码将会在编译期间出错。

for (int i = 0; i < 3; i++)
std::cout << index++ << " = " << std::get<i>(second) << "\n";  // 无法通过编译

  

4、获取元素的类型

  获取元组中某个元素的数据类型,需要用到另外一个类型: std::tuple_element 。 语法: std::tuple_element<index, tuple> 。 【index】-元组中元素的索引,【tuple】哪一个元组

  一个例子:

1 std::tuple<int, std::string> third(9, std::string("ABC"));
2
3 // 得到元组第1个元素的类型,用元组第一个元素的类型声明一个变量
4 std::tuple_element<1, decltype(third)>::type val_1;
5
6 // 获取元组的第一个元素的值
7 val_1 = std::get<1>(third);
8 std::cout << "val_1 = " << val_1.c_str() << "\n";

  输出结果:

   用获取元组第一个元素的类型声明了一个变量,再对变量赋值。

5、使用 std::tie解包

  元组,可以看作一个包,类比结构体。 需要访问元组的元素时,2 种方法: A、索引访问,B、std::tie 。

  元组包含一个或者多个元素,使用std::tie解包: 首先需要定义对应元素的变量,再使用tie。 比如,元素第0个元素的类型时 char, 第1个元素类型时int,  那么, 需要定义 一个 char的变量和int的变量, 用来储存解包元素的结果。

  一个例子:

 1 std::tuple<char, int, long, std::string> fourth('A', 2, 3, "4");
2
3 // 定义变量,保存解包结果
4 char tuple_0 = '0';
5 int tuple_1 = 0;
6 long tuple_2 = 0;
7 std::string tuple_3("");
8
9 // 使用std::tie, 依次传入对应的解包变量
10 std::tie(tuple_0, tuple_1, tuple_2, tuple_3) = fourth;
11
12 // 输出解包结果
13 std::cout << "tuple_0 = " << tuple_0 << "\n";
14 std::cout << "tuple_1 = " << tuple_1 << "\n";
15 std::cout << "tuple_2 = " << tuple_2 << "\n";
16 std::cout << "tuple_3 = " << tuple_3.c_str() << "\n";

  输出结果:

  说到  std::tie , 看下 VS2015 up3中的定义:

1 template<class... _Types> inline
2 constexpr tuple<_Types&...>
3 tie(_Types&... _Args) _NOEXCEPT
4 { // make tuple from elements
5 typedef tuple<_Types&...> _Ttype;
6 return (_Ttype(_Args...));
7 }

  接着 std::tie 解包。 如果一个元组,只需要取出其中特定位置上的元素,不用把每一个元素取出来, 怎么做?

  比如: 只要索引为 偶数的元素。

  元组提供了类似占位符的功能: std::ignore 。满足上面的需求,只需要在索引为奇数的位置填上 std::ignore 。 一个例子:

 1 std::tuple<char, int, long, std::string> fourth('A', 2, 3, "4");
2
3 // 定义变量,保存解包结果
4 char tuple_0 = '0';
5 int tuple_1 = 0;
6 long tuple_2 = 0;
7 std::string tuple_3("");
8
9 // 使用占位符
10 std::tie(tuple_0, std::ignore, tuple_2, std::ignore) = fourth;
11
12 // 输出解包结果
13 std::cout << "tuple_0 = " << tuple_0 << "\n";
14 std::cout << "tuple_1 = " << tuple_1 << "\n";
15 std::cout << "tuple_2 = " << tuple_2 << "\n";
16 std::cout << "tuple_3 = " << tuple_3.c_str() << "\n";

  输出结果:

  

6、元组连接(拼接)

  使用 std::tuple_cat 执行拼接

  一个例子:

 1 std::tuple<char, int, double> first('A', 1, 2.2f);
2
3 // 组合到一起, 使用auto, 自动推导
4 auto second = std::tuple_cat(first, std::make_tuple('B', std::string("-=+")));
5 // 组合到一起,可以知道每一个元素的数据类型时什么 与 auto推导效果一样
6 std::tuple<char, int, double, char, std::string> third = std::tuple_cat(first, std::make_tuple('B', std::string("-=+")));
7
8 // 输出合并后的元组内容
9 int index = 0;
10 std::cout << index++ << " = " << std::get<0>(second) << "\n";
11 std::cout << index++ << " = " << std::get<1>(second) << "\n";
12 std::cout << index++ << " = " << std::get<2>(second) << "\n";
13
14 std::cout << index++ << " = " << std::get<3>(second) << "\n";
15 std::cout << index++ << " = " << std::get<4>(second).c_str() << "\n";

  输出结果:

7、遍历

  这里将采用的时 递归遍历,需要注意,考虑爆栈的情况。其实,tuple也是基于模板的STL容器。 因为其可以容纳多个参数,且每个参数类型可不相同,遍历输出则涉及到参数展开的情况,这里以递归的方式实现遍历, 核心代码:

 1 template<typename Tuple, size_t N>
2 struct tuple_show
3 {
4 static void show(const Tuple &t, std::ostream& os)
5 {
6 tuple_show<Tuple, N - 1>::show(t, os);
7 os << ", " << std::get<N - 1>(t);
8 }
9 };
10
11
12 // 偏特性,可以理解为递归的终止
13 template<typename Tuple>
14 struct tuple_show < Tuple, 1>
15 {
16 static void show(const Tuple &t, std::ostream &os)
17 {
18 os << std::get<0>(t);
19 }
20 };
21
22
23
24 // 自己写个函数,调用上面的递归展开,
25 template<typename... Args>
26 std::ostream& operator << (std::ostream &os, const std::tuple<Args...>& t)
27 {
28 os << "[";
29 tuple_show<decltype(t), sizeof...(Args)>::show(t, os);
30 os << "]";
31
32 return os;
33 }

  调用示例:

1     auto t1 = std::make_tuple(1, 'A', "-=+", 2);
2 std::cout << t1;

  输出结果:

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