『boost』boost::tuple学习

本文详细介绍Boost::Tuple的使用方法,包括支持的元素类型、构造方式、元素访问等,并介绍了Tiers类型、tie函数及ignore对象的用法。

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原文地址:boost::tuple学习笔记


在C++中函数只能返回一个值,std标准库中也没有能很好满足tuple功能的类实现,boost::tuple 则填补了这一空缺。

  

元素

目前版本的boost::tuple支持0~10元素,元素类型可以是任何C++的类型。

1  tuple < int >
2  tuple < double & const   double & const   double double * const   double *>
3  tuple < A,  int ( * )( char int ), B(A:: * )(C & ), C >
4  tuple < std:: string , std::pair < A, B >   >
5  tuple < A * , tuple < const  A * const  B & , C > bool void *>

 

构造tuple

构造tuple时如果没有提供足够多的参数来初始化元素,那么将使用缺省值进行初始化,但是元素类型必须要能支持缺省值初始化。

复制代码
1  tuple < double &> ()                 //  错误!引用类型必须显示初始化
2 
3  double  d  =   5
4  tuple < double &> (d)                //  ok
5 
6  tuple < double &> (d + 3.14 )           //  错误!不能使用临时数据对象来初始化non-const reference
7 
8  tuple < const   double &> (d + 3.14 )     //  ok, but dangerous: 元素成为空悬引用(dangling reference),指向一个不存在的变量值
复制代码

  

boost::make_tuple函数

使用boost::make_tuple函数创建tuple可以省去列举模版元素类型的繁琐,make_tuple缺省创建的元素为非引用类型,使用boost::ref和boost::cref可以创建引用类型元素:

复制代码
1  A a;
2  B b;
3  const  A ca  =  a;
4  make_tuple(cref(a), b);       //  creates tuple<const A&, B>
5  make_tuple( ref (a), b);        //  creates tuple<A&, B>
6  make_tuple( ref (a), cref(b));  //  creates tuple<A&, const B&>
7  make_tuple(cref(ca));         //  creates tuple<const A&>
8  make_tuple( ref (ca));          //  creates tuple<const A&>
复制代码

 

需要注意的是字符常量的类型为const character array,而不是const char *。

1  make_tuple( " Donald " " Daisy " );     //  creates tuple<const char (&)[7], const char (&)[6]>

 

访问tuple元素

tuple元素使用下面的方法进行访问:

     t.get<N>() 

     或者
    boost::get<N>(t)
  

 其中t为tuple对象,N为元素序号,返回值为引用类型,如果t为const对象则返回const reference。

复制代码
 1  double  d  =   2.7 ;
 2  A a;
 3  tuple < int double & const  A &>  t( 1 , d, a);
 4 
 5  const  tuple < int double & const  A &>  ct  =  t;
 6 
 7  int  i  =   get < 0 > (t);
 8  =  t. get < 0 > ();         //  ok
 9 
10  int  j  =   get < 0 > (ct);     //  ok
11  get < 0 > (t)  =   5 ;          //  ok 
12  get < 0 > (ct)  =   5 ;         //  error, can't assign to const 
13 
14  double  e  =   get < 1 > (t);   //  ok   
15  get < 1 > (t)  =   3.14 ;       //  ok 
16  get < 2 > (t)  =  A();        //  error, can't assign to const
17 
18  A aa  =   get < 3 > (t);       //  error: index out of bounds 
19 
20  ++ get < 0 > (t);            //  ok, can be used as any variable
复制代码

 

 

Tiers类型

Tiers是一种特殊的tuple类型,它的所有元素都是 non-const reference 类型,通过函数模版tie创建:

1  int  i;  char  c;  double  d; 
2  tie(i, c, a);         //  create tuple<int&, char&, double&>


使用tie函数可以将tuple解包('unpack')成一组独立的变量:

1  int  i;  char  c;  double  d; 
2  tie(i, c, d)  =  make_tuple( 1 , ' a ' 5.5 );
3  std::cout  <<  i  <<   "   "   <<   c  <<   "   "   <<  d; 

 

Ignore对象

ignore对象用来忽略无用的tuple元素,ignore位于boost::tuples名字空间下。

1  char  c;
2  tie(tuples::ignore, c)  =  std::make_pair( 1 ' a ' );

`boost::pfr::tuple_element_t` 是 Boost.PFR (Portable Format-free Reflection) 库中的一个重要工具,用于访问元组或其他结构化数据类型的特定元素。Boost.PFR 提供了一种反射机制,允许开发者像操作 `std::tuple` 一样处理 C++ 结构体或类。 以下是关于 `boost::pfr::tuple_element_t` 的具体实现和用法的详细介绍: ### 使用场景 `boost::pfr::tuple_element_t<I, T>` 类似于标准库中的 `std::tuple_element_t<I, TupleType>`,但它不仅限于 `std::tuple` 或其他容器类型,还可以作用于任何具有公共成员变量的结构体或类[^1]。 #### 基本语法 ```cpp template<std::size_t I, typename T> using tuple_element_t = /* ... */; ``` 其中: - `I`: 表示要获取的字段索引。 - `T`: 被解析的目标类型(可以是 `struct`, `class` 或 `std::tuple`)。 --- ### 实现细节 内部实现上,`boost::pfr::tuple_element_t` 利用了模板元编程技术来动态推导目标类型的第 `I` 个字段类型。它通过以下方式工作: 1. **对于 `std::tuple`**: 直接调用 `<tuple>` 头文件定义的标准方法。 2. **对于结构体/类**: 自动检测并提取该类型的第 `I` 个公开成员变量的类型。 这种行为依赖于编译器支持的部分特化、SFINAE 和 constexpr 技术,从而实现了对任意可反射对象的支持。 --- ### 示例代码 下面是一个完整的例子展示如何使用 `boost::pfr::tuple_element_t` 来访问不同类型的字段。 ```cpp #include <iostream> #include <string> #include <tuple> #include <boost/pfr.hpp> // 定义一个简单的结构体 struct Person { std::string name; int age; }; int main() { using namespace boost::pfr; // 对 struct 进行操作 static_assert(std::is_same_v<tuple_element_t<0, Person>, std::string>); static_assert(std::is_same_v<tuple_element_t<1, Person>, int>); // 对 std::tuple 进行操作 std::tuple<int, double, char> t{42, 3.14, &#39;a&#39;}; static_assert(std::is_same_v<tuple_element_t<0, decltype(t)>, int>); static_assert(std::is_same_v<tuple_element_t<1, decltype(t)>, double>); static_assert(std::is_same_v<tuple_element_t<2, decltype(t)>, char>); return 0; } ``` 上述代码展示了两个主要功能: 1. 验证 `Person` 结构体的第一个字段为 `std::string`,第二个字段为 `int`。 2. 同样验证了一个 `std::tuple` 中各字段的具体类型。 --- ### 注意事项 尽管 `boost::pfr::tuple_element_t` 功能强大,但在实际应用中有几点需要注意: - 只能访问公有成员变量;如果尝试访问私有或受保护成员,则会引发编译错误。 - 如果索引超出范围(即大于等于字段数量),也会导致编译失败。 - 当前版本仅适用于 C++17 或更高版本,因为其底层依赖了 `constexpr` 和折叠表达式等功能。 --- ### 性能考量 由于 `boost::pfr` 主要是基于静态分析的技术栈构建而成,在运行时几乎没有额外开销。然而,复杂的反射逻辑可能会增加编译时间,尤其是在大规模项目中频繁使用此类特性时应加以注意。 ---
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