C++ | std::tuple

news2025/4/7 8:57:24

std::tuple


文章目录

  • std::tuple
    • 成员函数及非成员函数
      • 模板参数
      • 成员函数
      • Non-member functions非成员函数
      • 辅助类
    • 构造函数
    • 获取元祖元素值
    • 元素个数
    • 元素的类型
    • Reference

类模板 std::tuple 是不同类型值的固定大小集合。 它是 std::pair 的泛化。
可以当做一个结构体使用 ,不需要创建结构体就能获得结构体的特征

std::tuple理论上可以有无数个任意类型的成员变量，而std::pair只能是2个成员，因此在需要保存3个及以上的数据时就需要使用tuple元组了

直观感受一下：

#include <iostream>
#include <tuple>
int main(int argc, char **argv) {

  typedef std::tuple<int, double, int, double> Randy;

  Randy q0(0, 1, 2, 3);
  // display contents " 0 1 2 3"
  std::cout << " " << std::get<0>(q0);
  std::cout << " " << std::get<1>(q0);
  std::cout << " " << std::get<2>(q0);
  std::cout << " " << std::get<3>(q0);
  std::cout << std::endl;

  Randy q1;
  q1 = q0;
  // display contents " 0 1 2 3"
  std::cout << " " << std::get<0>(q1);
  std::cout << " " << std::get<1>(q1);
  std::cout << " " << std::get<2>(q1);
  std::cout << " " << std::get<3>(q1);
  std::cout << std::endl;

  std::tuple<char, int> q2(std::make_pair('x', 4));
  // display contents " x 4"
  std::cout << " " << std::get<0>(q2);
  std::cout << " " << std::get<1>(q2);
  std::cout << std::endl;

  Randy q3(q0);
  // display contents " 0 1 2 3"
  std::cout << " " << std::get<0>(q3);
  std::cout << " " << std::get<1>(q3);
  std::cout << " " << std::get<2>(q3);
  std::cout << " " << std::get<3>(q3);
  std::cout << std::endl;

  typedef std::tuple<int, float, int, float> Randy2;

  Randy q4(Randy2(4, 5, 6, 7));
  // display contents " 4 5 6 7"
  std::cout << " " << std::get<0>(q4);
  std::cout << " " << std::get<1>(q4);
  std::cout << " " << std::get<2>(q4);
  std::cout << " " << std::get<3>(q4);
  std::cout << std::endl;

  return (0);
}

result:

 0 1 2 3
 0 1 2 3
 x 4
 0 1 2 3
 4 5 6 7

成员函数及非成员函数

模板参数

Types…-元组存储的元素的类型。 支持空列表。

成员函数

(constructor)(C++11)构造一个新的“元组”（公共成员函数）
operator=(C++11)将一个“元组”的内容分配给另一个（公共成员函数）
swap(C++11)交换两个元组的内容（公共成员函数）

Non-member functions非成员函数

make_tuple(C++11)创建由参数类型（函数模板）定义的类型的“元组”对象
tie(C++11)创建左值引用的元组或将元组解包为单个对象（函数模板）
forward_as_tuple(C++11)创建 forwarding references 的“元组”（函数模板）
tuple_cat(C++11)通过连接任意数量的元组（函数模板）创建一个“元组”
std::get(std::tuple)(C++11)元组访问指定元素（函数模板）
operator==operator!=operatoroperator>=operator<=>(removed in C++20)
(removed in C++20)(removed in C++20)(removed in C++20)(removed in C++20)(C++20)		按字典顺序比较元组中的值（函数模板）
std::swap(std::tuple)(C++11)特化 std::swap 算法（函数模板）

辅助类

std::tuple_size(C++11)在编译时获得 tuple 的大小（类模板特化）
std::tuple_element(C++11)获得指定元素的类型（类模板特化）
std::uses_allocator(C++11)特化 std::uses_allocator 类型特征（类模板特化）
std::basic_common_reference<tuple-like>(C++23)确定“元组”和类元组类型的公共引用类型（类模板特化）
std::common_type<tuple-like>(C++23)确定“元组”的通用类型和类元组类型（类模板特化）
ignore(C++11)使用 tie 解压 tuple 时跳过元素的占位符（常量）

构造函数

#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <tuple>
#include <type_traits>
#include <vector>
 
// 将向量打印到流的辅助函数
template<class Os, class T>
Os& operator<< (Os& os, std::vector<T> const& v)
{
    os << '{';
    for (auto i{v.size()}; const T& e : v)
        os << e << (--i ? "," : "");
    return os << '}';
}
 
template<class T>
void print_single(T const& v)
{
    if constexpr (std::is_same_v<T, std::decay_t<std::string>>)
        std::cout << std::quoted(v);
    else if constexpr (std::is_same_v<std::decay_t<T>, char>)
        std::cout << "'" << v << "'";
    else
        std::cout << v;
}
 
// 打印任意大小的元组的辅助函数
template<class Tuple, std::size_t N>
struct TuplePrinter {
    static void print(const Tuple& t)
    {
        TuplePrinter<Tuple, N-1>::print(t);
        std::cout << ", ";
        print_single(std::get<N-1>(t));
    }
};
 
template<class Tuple>
struct TuplePrinter<Tuple, 1>{
    static void print(const Tuple& t)
    {
        print_single(std::get<0>(t));
    }
};
 
template<class... Args>
void print(const std::tuple<Args...>& t)
{
    std::cout << "(";
    TuplePrinter<decltype(t), sizeof...(Args)>::print(t);
    std::cout << ")\n";
}
// 辅助函数结束
 
int main()
{
    std::tuple<int, std::string, double> t1;
    std::cout << "Value-initialized, t1: "; 
    print(t1);
    
    std::tuple<int, std::string, double> t2{42, "Test", -3.14};
    std::cout << "Initialized with values, t2: "; 
    print(t2);
    
    std::tuple<char, std::string, int> t3{t2};
    std::cout << "Implicitly converted, t3: "; 
    print(t3);
    
    std::tuple<int, double> t4{std::make_pair(42, 3.14)};
    std::cout << "Constructed from a pair, t4: ";
    print(t4);
 
    // 给定的分配器 my_alloc 具有单参数构造函数
    // my_alloc(int); 使用 my_alloc(1) 在向量中分配 5 个整数
    using my_alloc = std::allocator<int>;
    std::vector<int, my_alloc> v { 5, 1, my_alloc{/*1*/} };
    
    // 使用 my_alloc(2) 在元组的向量中分配 5 个整数
    std::tuple<int, std::vector<int, my_alloc>, double> t5{
        std::allocator_arg, my_alloc{/*2*/}, 42, v, -3.14};
    std::cout << "Constructed with allocator, t5: ";
    print(t5);
}

结果：

Value-initialized, t1: (0, "", 0)
Initialized with values, t2: (42, "Test", -3.14)
Implicitly converted, t3: ('*', "Test", -3)
Constructed from a pair, t4: (42, 3.14)
Constructed with allocator, t5: (42, {1,1,1,1,1}, -3.14)

获取元祖元素值

#include <tuple>
#include <iostream>
#include <string>
#include <stdexcept>
 
std::tuple<double, char, std::string> get_student(int id)
{
    switch (id)
    {
        case 0: return {2.13, 'A', "Randy Simpson"};
        case 1: return {2.9, 'C', "Milhouse Sesame"};
        case 2: return {1.22, 'D', "Kim Wiggum"};
        case 3: return {0.6, 'F', "SanJie JiYuan"};
    }
 
    throw std::invalid_argument("id");
}
 
int main()
{
    const auto student0 = get_student(0);
    std::cout << "ID: 0, "
              << "GPA: " << std::get<0>(student0) << ", "
              << "grade: " << std::get<1>(student0) << ", "
              << "name: " << std::get<2>(student0) << '\n';
 
    const auto student1 = get_student(1);
    std::cout << "ID: 1, "
              << "GPA: " << std::get<double>(student1) << ", "
              << "grade: " << std::get<char>(student1) << ", "
              << "name: " << std::get<std::string>(student1) << '\n';
 
    double gpa2;
    char grade2;
    std::string name2;
    std::tie(gpa2, grade2, name2) = get_student(2);
    std::cout << "ID: 2, "
              << "GPA: " << gpa2 << ", "
              << "grade: " << grade2 << ", "
              << "name: " << name2 << '\n';
 
    // C++17 structured binding:
    const auto [ gpa3, grade3, name3 ] = get_student(3);
    std::cout << "ID: 3, "
              << "GPA: " << gpa3 << ", "
              << "grade: " << grade3 << ", "
              << "name: " << name3 << '\n';
}

结果：

ID: 0, GPA: 2.13, grade: A, name: Randy Simpson
ID: 1, GPA: 2.9, grade: C, name: Milhouse Sesame
ID: 2, GPA: 1.22, grade: D, name: Kim Wiggum
ID: 3, GPA: 0.6, grade: F, name: SanJie JiYuan

元素个数

  std::tuple<int, char, double> randy (2, 'san_jie_ji_yuan', 0.13);
 
  std::cout << std::tuple_size<decltype(randy)>::value;

结果： 3

元素的类型

std::tuple<std::string, int> tq("Randy", 213);
  
std::tuple_element<1, decltype(tq)>::type sesames;  

sesames = std::get<1>(tq);

std::cout << "sesames: " << sesames << std::endl;

结果：sesames: 213

Reference

  • std::tuple

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