C++ tuple元组的基本用法(总结)

什么是tuple

tuple是C++11标准引入的一个新数据结构，是一个固定大小且支持混合类型的序列。

tuple的定义

我们使用std::tuple<Types...>语法来定义一个tuple变量，其中Types是其元素的类型列表。

#include <tuple>
std::tuple<int, double, std::string> my_tuple{1, 3.14, "hello"};

tuple的基本操作

元素访问

可以使用std::get来访问tuple的元素，该函数使用整数索引从0开始访问tuple的元素。

auto i = std::get<0>(my_tuple);      // 1
auto d = std::get<1>(my_tuple);      // 3.14
auto s = std::get<2>(my_tuple);      // "hello"

元素修改

tuple是不可变的，我们无法直接修改某个元素的值。但是可以使用std::make_tuple和std::tie来创建一个新的tuple，从而间接实现元素值的修改。

std::tuple<int, double, std::string> my_tuple{1, 3.14, "hello"};
auto new_tuple = std::make_tuple(std::get<0>(my_tuple), 6.28, std::get<2>(my_tuple));
std::tie(std::get<0>(my_tuple), std::get<1>(my_tuple), std::get<2>(my_tuple)) = new_tuple;

元素大小和类型

tuple的大小可以使用std::tuple_size来获取，需要指明tuple的类型。

std::tuple<int, double, std::string> my_tuple{1, 3.14, "hello"};
int size = std::tuple_size<std::remove_reference<decltype(my_tuple)>::type>::value;   // 3

可以使用std::tuple_element来获取指定位置元素的类型。

std::tuple<int, double, std::string> my_tuple{1, 3.14, "hello"};
using second_type = std::tuple_element<1, decltype(my_tuple)>::type;    // double

示例说明

示例一

此部分代码定义了一个按照姓名字典序、工龄和薪水排序的员工信息：

#include <iostream>
#include <tuple>
#include <vector>
#include <algorithm>

struct Employee
{
    std::string name;
    int age;
    double salary;
};

bool cmp(const Employee& e1, const Employee& e2)
{
    return std::tie(e1.name, e1.age, e1.salary) < std::tie(e2.name, e2.age, e2.salary);
}

int main()
{
    std::vector<Employee> vec{
        {"John", 35, 5000.0},
        {"John", 45, 6000.0},
        {"Eric", 40, 5500.0}
    };

    std::sort(vec.begin(), vec.end(), cmp);

    for (auto& e : vec)
    {
        std::cout << e.name << ", " << e.age << ", " << e.salary << std::endl;
    }
    return 0;
}

在比较两个员工信息时，我们使用了std::tie函数将员工的姓名、工龄和薪水打包成一个tuple，从而实现了基于多个字段的比较。

示例二

此部分代码定义了一个函数，将两个数分别加上一个偏移量，最终返回它们的和以及他们的积：

#include <iostream>
#include <tuple>

std::tuple<int, int, int> process_number(int x, int y, int offset)
{
    x += offset;
    y += offset;
    return std::make_tuple(x + y, x * y, 0);     // 0 这里只是为了占位而返回的
}

int main()
{
    auto result = process_number(3, 4, 2);
    std::cout << "Sum = " << std::get<0>(result) << std::endl;         // Sum = 18
    std::cout << "Product = " << std::get<1>(result) << std::endl;     // Product = 70
    return 0;
}

这里我们使用了std::make_tuple函数创建了一个新的tuple，并使用std::get函数在主函数中获取了返回的各个值。