C++的 tuple

1. 基本介绍

tuple 是 C++11 新标准里的类型，它是一个类似 pair 类型的模板。tuple 是一个固定大小的不同类型值的集合，是泛化的 std::pair。我们也可以把它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。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，而且每个确定的 tuple 类型的成员数目是固定的。

「注意」：使用tuple的相关操作需要包含相应头文件：#include

一种实现方式：

1. #include<iostream>
2. #include<string>
3. using namespace std;
5. template <typename ... Tail> class Tuple;
6. template<> class Tuple<> {};
8. template <typename Head, typename ... Tail>
9. class Tuple<Head, Tail ...> : Tuple<Tail ...>
10. {
11. Head Val;
12. public:
13. Tuple() {}
14. Tuple(Head value, Tail ... tail) : Val(value), Tuple<Tail ...>(tail ...) {}
15. Head value() { return Val; }
16. Tuple<Tail ...> next() { return *this; }
17. };
19. int main()
20. {
21. Tuple<char, double, string> tuple('1', 1.5, "Hello World");
22. cout << tuple.value() << endl; // 1
23. cout << tuple.next().value() << endl; // 1.5
24. cout << tuple.next().next().value() << endl; // Hello World
26. return 0;
27. }

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2. tuple 所支持的操作

• make_tuple(v1,v2,v3,v4…vn) ：返回一个给定初始值初始化的tuple,类型从初始值推断。
• t1 == t2 ：当两个tuple具有相同数量的成员且成员对应相等时。
• t1 != t2 ：与上一个相反。
• get(t) ：返回t的第i个数据成员。
• tuple_size::value ：给定了tuple中成员的数量。

3. 基本用法

3.1 定义和初始化

1. //使用tuple默认构造函数，创建一个空的tuple对象
2. tuple<string, int, double> t1;
4. //使用直接(显式)初始化，不能用“=”初始化
5. tuple<int, vector<int>> t2(3, { 4, 5, 6 });
7. //可以用make_tuple()函数生成tuple对象，此处自动推断出t3的类型为tuple<int,int,int>
8. auto t3 = make_tuple(7, 8, 9);
10. //tuple的元素类型可以是一个引用
11. std::tuple<T1&> t4(ref&);

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3.2 访问

• 用get标准库模板进行访问其元素内容
• 用tuple_size访问其元素个数
• 用tuple_element访问其元素类型

1. #include<iostream>
2. #include<string>
3. #include<tuple>
4. using namespace std;
6. int main()
7. {
8. auto t1 = make_tuple(1, 2, 3, 4.4);
9. cout << "第1个元素：" << get<0>(t1) << endl;//和数组一样从0开始计
10. cout << "第2个元素：" << get<1>(t1) << endl;
11. cout << "第3个元素：" << get<2>(t1) << endl;
12. cout << "第4个元素：" << get<3>(t1) << endl;
14. typedef tuple<int, float, string>TupleType;
15. cout << tuple_size<TupleType>::value << endl;
16. tuple_element<1, TupleType>::type fl = 1.0;
18. return 0;
19. }

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输出结果：

1. 第1个元素：1
2. 第2个元素：2
3. 第3个元素：3
4. 第4个元素：4.4
5. 3

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3.3 tuple 比较和 tuple 作为返回值

如果tuple类型进行比较, 则需要保持元素数量相同, 类型可以比较, 如相同类型, 或可以相互转换类型(int&double);

1. #include <iostream>
2. #include <vector>
3. #include <string>
4. #include <tuple>
5. using namespace std;
7. tuple<string, int> giveName()
8. {
9. string str("Caroline");
10. int a(2023);
11. tuple<string, int> t = make_tuple(str, a);
12. return t;
13. }
15. int main()
16. {
17. tuple<int, double, string> t(64, 128.0, "Caroline");
18. tuple<string, string, int> t2 = make_tuple("Caroline", "Wendy", 1992);
20. //返回元素个数
21. size_t num = tuple_size<decltype(t)>::value;
22. cout << "num = " << num << endl;
24. //获取第1个值的元素类型
25. tuple_element<1, decltype(t)>::type cnt = get<1>(t);
26. cout << "cnt = " << cnt << endl;
28. //比较
29. tuple<int, int> t3(24, 48);
30. tuple<double, double> t4(28.0, 56.0);
31. bool ret = (t3 < t4);
32. cout << "ret = " << ret << endl;
34. //tuple作为返回值
35. auto t5 = giveName();
36. cout << "name: " << get<0>(t5) << " years: " << get<1>(t5) << endl;
38. return 0;
39. }

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输出结果：

1. num = 3
2. cnt = 128
3. ret = 1
4. name: Caroline years: 2023

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3.4 还有一种方法也可以获取元组的值，通过 std::tie 解包tuple

1. int x, y;
2. string s;
3. std::tie(x, s, y) = t;

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通过tie解包后，t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：

1. std::tie(std::ignore, std::ignore, y) = t; // 只解第三个值

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3.5 通过 tuple_cat 连接多个 tuple

1. #include <iostream>
2. #include <string>
3. #include <tuple>
4. using namespace std;
6. int main()
7. {
8. tuple<int, string, float> t1(10, "test", 3.14);
9. int n = 7;
10. auto t2 = tuple_cat(t1, make_pair("Foo", "bar"), t1, tie(n));
11. n = 10;
12. // 10 test 3.14 Foo bar 10 test 3.14 10
13. cout << get<0>(t2) << " " << get<1>(t2) << " " << get<2>(t2) << " "
14. << get<3>(t2) << " " << get<4>(t2) << " " << get<5>(t2) << " "
15. << get<6>(t2) << " " << get<7>(t2) << " " << get<8>(t2) << endl;
17. return 0;
18. }

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