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在常规的编程任务中使用新的

2013年09月20日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2958字 ⁄ 字号 评论关闭

作者:Danny Kalev

原文出处:Tackle Common Programming Tasks Using the New <tuple> Library

摘要:Tuples 是大小固定的异构对象集合,它正在被添加到 C++ 标准。学习这种强大的数据类型有助于简化一些常规的编程任务。





  C++ 标准委员会目前正在进行标准库的更新和增强。Tuple 类型是最近添加到 C++ 标准中的内容之一。Tuple 是一个大小固定的异构对象集合。Tuple 类型非常强大,它有助于简化一些常见的编程任务。
  本文代码所依赖的常规编译器均支持 C++ 98 规范,但是目前<tulpe>库还并不一定是 IDE 标准库的一部分。因此,要想使用这个库必须到 Boost 下载并安装。但今后的大多数开发环境肯定都会支持<tuple>库的。(#add,是对pair的扩充)

 如何模拟从一个函数中返回多个类型?如何同时进行多个值的赋值和比较?
 
 使用 <tuple> 库定义 tuple 对象并处理之。

1、构造和初始化
  tuple 类型 tuple 类模板的特化或实例。目前的标准库支持 0-10个元素的 tuple。每个元素可以有不同的类型

在下面的例子中,t 被定义为 tuple 类型,它包含两个元素,类型分别为 int 和 double:

#include <tuple>
tuple<int, double> t(1, 3.14);

  为简单起见,我不使用名字空间的限定。tuple 所在的实际名字空间及其辅助函数是根据所使用的库声明的。Boost 库在 boost::tuples 中声明 tuple。 标准 C++ 通常会在 std 中声明。
如果你省略初始化例程,那么将应用默认的初始化替代:

tuple<std::string, int*> u; //initialized to: string(),0

2、辅助函数  为了得到 tuple 的元素个数,使用 tuple_size()

int sz = tuple_size<tuple <int, const double, std::string> >::value;//3

make_tuple() 用于构造 tuple 类型。该函数按照其参数创建一个 tuple 类型:

void f(int i);
T1 = make_tuple(&f); // returns: tuple<void (*)(int)>
T2 = make_tuple("hi", 2); // tuple< const char (&)[3], int>

tuple_element() 函数返回单个元素的类型。该函数以索引和 tuple 类型为参数:

//获得第一个元素的类型
T = tuple_element<0, tuple<int, int, char> >::type;//int

  如果你需要存取实际的元素,而非类型,那么就用 get<N>() 函数。注意 tuple 使用基于 0 的索引。

tuple <int, double> t;
int n = get<0>(t); //获得第一个元素
get<1>(t) = 0.5; //给第二个元素赋值


3、现实世界中的 tuple   下面让我们考察一下 tuple 类型的应用,假设你需要实现这样一个函数:将某个文件名转换为FILE * 和文件描述符。大家知道,C++ 不允许一个函数返回多个类型的值。通常的做法是定义两个名字稍有差别的函数来解决这个问题的,例如:

int convert_filename(const char * path);

FILE * fconvert_filename(const char * path);

  POSIX 库充满了这样的函数集。在这种情况下是不会用重载机制的,因为你无法定义仅有返回值不同的函数的重载版本。例如:

int convert_filename(const char* path);

FILE* convert_filename(const char* path); //出错

  通过使用 tuple 类型来包装两个返回类型,你可以模拟单个函数返回多个类型。像往常一样,使用 typedef 来隐藏繁琐的语法:

typedef  tuple<int, FILE *> file_t;

file_t  convert_filename(const char* path);

在面向对象环境中,你也可以扩展 file_t 为一个适合的 fstream 对象。  tuple 提供了一个优雅的解决方案来解决另外一个问题,就是用整型来仿真浮点值。现在你可以借助
tuple 用两个纯粹的整型替代:

typedef tuple<__int64, int> Currency;

例如,有一个 USD 类:

class USD
{
private:
Currency curr;
public:
explicit USD(__int64 d=0, int c=0): curr(d,c) {}
//..
};

  注意有一个非常重要的地方是数据成员声明为私有。该类的使用者将不会注意其实现已经改变,因为接口完好无损。
  这样做非常好,你可能会问:“难道不能把两个整型打包在一个定义良好的结构里来实现吗?”当然可以,但是,tuple 有一个结构所没有的优势:那就是它已经重载了关系操作符 <、>、== 等。因此,你可以象下面这样轻松地比较两个货币的值:

bool operator==(const USD& u1, const USD& u2)
{
return u1.curr==u2.curr;
}

  这里,当且仅当 u1 中的每一个元素与 u2 中对应的元素相等时,tuple 重载的 == 才返回true,例如:

Currency curr1(100,99);
Currency curr2(100,98);
Currency curr3(100,98);
bool res=curr1==curr2; //false
res=curr2==curr3; //true


4、tuple 使用之最  Tuple 有许多其它用途。例如,你可以象下面这样创建一个 tuple 引用和 cv 限定类型:

int i; char c; make_tuple(ref(i),ref(c)); // tuple <int &, char&>make_tuple(cref(i), c); // tuple <const int &, char>

  ref 类模板充当引用包装器。同样,cref 将引用包装成常量(const)对象。为了简化引用元素的 tuple 的创建过程,可以用 tie()函数

tie(i, c); //等同于:make_tuple(ref(i), ref(c));

  包含非常量引用元素的 tuple 可被用于将另外的 tuple “解包(unpack)”成实际的对象。

tie(i, c)=make_tuple(1, ''a'');

经过这样的赋值,i=1,c=''a''。这个技术在解包返回 tuple 的函数时很有用。

 作者简介
  Danny Kalev
 是一名通过认证的系统分析师,专攻 C++ 和形式语言理论的软件工程师。1997 年到 2000 年期间,他是 C++ 标准委员会成员。最近他以优异成绩完成了他在普通语言学研究方面的硕士论文。 业余时间他喜欢听古典音乐,阅读维多利亚时期的文学作品,研究 Hittite、Basque 和 Irish Gaelic 这样的自然语言。其它兴趣包括考古和地理。Danny 时常到一些 C++ 论坛并定期为不同的 C++ 网站和杂志撰写文章。他还在教育机构讲授程序设计语言和应用语言课程。

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