第 14 章数据结构 - 14.2. 元组 - 《Boost C++ 库》

14.2. 元组

14.2. 元组

Boost.Tuple 库提供了一个更一般的版本的 std::pair —— boost::tuple 。不过 std::pair 只能储存两个值而已, boost::tuple 则给了我们更多的选择。

#include <boost/tuple/tuple.hpp> 
#include <boost/tuple/tuple_io.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
 
int main() 
{ 
  typedef boost::tuple<std::string, std::string> person; 
  person p("Boris", "Schaeling"); 
  std::cout << p << std::endl; 
}

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为了使用 boost::tuple，你必须要包含头文件： boost/tuple/tuple.hpp 。若想要让元组和流一起使用，你还需要包含头文件： boost/tuple/tuple_io.hpp 才行。

其实， boost::tuple 的用法基本上和 std::pair 一样。就像我们在上面的例子里看到的那样，两个值类型的 std::string 通过两个相应的模板参数存储在了元组里。

当然 person 类型也可以用 std::pair 来实现。所有 boost::tuple 类型的对象都可以被写入流里。再次强调，为了使用流操作和各种流操作运算符，你必须要包含头文件： boost/tuple/tuple_io.hpp 。显然，我们的例子会输出： (Boris Schaeling) 。

boost::tuple 和 std::pair 之间最重要的一点不同点：元组可以存储无限多个值！

#include <boost/tuple/tuple.hpp> 
#include <boost/tuple/tuple_io.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
 
int main() 
{ 
  typedef boost::tuple<std::string, std::string, int> person; 
  person p("Boris", "Schaeling", 43); 
  std::cout << p << std::endl; 
}

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我们修改了实例，现在的元组里不仅储存了一个人的firstname和lastname，还加上了他的鞋子的尺码。现在，我们的例子将会输出： (Boris Schaeling 43) 。

就像 std::pair 有辅助函数 std::make_pair() 一样，一个元组也可以用它的辅助函数 boost::make_tuple() 来创建。

#include <boost/tuple/tuple.hpp> 
#include <boost/tuple/tuple_io.hpp> 
#include <iostream> 
 
int main() 
{ 
  std::cout << boost::make_tuple("Boris", "Schaeling", 43) << std::endl; 
}

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就像下面的例子所演示的那样，一个元组也可以存储引用类型的值。

#include <boost/tuple/tuple.hpp> 
#include <boost/tuple/tuple_io.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
 
int main() 
{ 
  std::string s = "Boris"; 
  std::cout << boost::make_tuple(boost::ref(s), "Schaeling", 43) << std::endl; 
}

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因为 "Schaeling" 和 43 是按值传递的，所以就直接存储在了元组中。与他们不同的是： person 的第一个元素是一个指向 s 的引用。 Boost.Ref 中的 boost::ref() 就是用来创建这样的引用的。相对的，要创建一个常量的引用的时候，你需要使用 boost::cref() 。

在学习了创建元组的方法之后，让我们来了解一下访问元组中元素的方式。 std::pair 只包含两个元素，故可以使用属性 first 和 second 来访问其中的元素。但元组可以包含无限多个元素，显然，我们需要用另一种方式来解决访问的问题。

#include <boost/tuple/tuple.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
 
int main() 
{ 
  typedef boost::tuple<std::string, std::string, int> person; 
  person p = boost::make_tuple("Boris", "Schaeling", 43); 
  std::cout << p.get<0>() << std::endl; 
  std::cout << boost::get<0>(p) << std::endl; 
}

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我们可以用两种方式来访问元组中的元素：使用成员函数 get() ，或者将元组传给一个独立的函数 boost::get() 。使用这两种方式时，元素的索引值都是通过模板参数来指定的。例子中就分别使用了这两种方式来访问 p 中的第一个元素。因此， Boris 会被输出两次。

另外，对于索引值合法性的检查会在编译期执行，故访问非法的索引值会引起编译期错误而不是运行时的错误。

对于元组中元素的修改，你同样可以使用 get() 和 boost::get() 函数。

#include <boost/tuple/tuple.hpp> 
#include <boost/tuple/tuple_io.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
 
int main() 
{ 
  typedef boost::tuple<std::string, std::string, int> person; 
  person p = boost::make_tuple("Boris", "Schaeling", 43); 
  p.get<1>() = "Becker"; 
  std::cout << p << std::endl; 
}

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get() 和 boost::get() 都会返回一个引用值。例子中修改了 lastname 之后将会输出： (Boris Becker 43) 。

Boost.Tuple 除了重载了流操作运算符以外，还为我们提供了比较运算符。为了使用它们，你必须要包含相应的头文件： boost/tuple/tuple_comparison.hpp 。

#include <boost/tuple/tuple.hpp> 
#include <boost/tuple/tuple_comparison.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
 
int main() 
{ 
  typedef boost::tuple<std::string, std::string, int> person; 
  person p1 = boost::make_tuple("Boris", "Schaeling", 43); 
  person p2 = boost::make_tuple("Boris", "Becker", 43); 
  std::cout << (p1 != p2) << std::endl; 
}

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上面的例子将会输出 1 因为两个元组 p1 和 p2 是不同的。

同时，头文件 boost/tuple/tuple_comparison.hpp 还定义了一些其他的比较操作，比如用来做字典序比较的大于操作等。

Boost.Tuple 还提供了一种叫做 Tier 的特殊元组。 Tier 的特殊之处在于它包含的所有元素都是引用类型的。它可以通过构造函数 boost::tie() 来创建。

#include <boost/tuple/tuple.hpp> 
#include <boost/tuple/tuple_io.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
 
int main() 
{ 
  typedef boost::tuple<std::string&, std::string&, int&> person; 
 
  std::string firstname = "Boris"; 
  std::string surname = "Schaeling"; 
  int shoesize = 43; 
  person p = boost::tie(firstname, surname, shoesize); 
  surname = "Becker"; 
  std::cout << p << std::endl; 
}

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上面的例子创建了一个 tier p，他包含了三个分别指向 firstname， surname 和 shoesize 的引用值。在修改变量 surname 的同时， tier 也会跟着改变。

就像下面的例子展示的那样，你当然可以用 boost::make_tuple() 和 boost::ref() 来代替构造函数 boost::tie() 。

#include <boost/tuple/tuple.hpp> 
#include <boost/tuple/tuple_io.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
 
int main() 
{ 
  typedef boost::tuple<std::string&, std::string&, int&> person; 
 
  std::string firstname = "Boris"; 
  std::string surname = "Schaeling"; 
  int shoesize = 43; 
  person p = boost::make_tuple(boost::ref(firstname), boost::ref(surname), boost::ref(shoesize)); 
  surname = "Becker"; 
  std::cout << p << std::endl; 
}

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boost::tie() 在一定程度上简化了语法，同时，也可以用作“拆箱”元组。在接下来的这个例子里，元组中的各个元素就被很方便的“拆箱”并直接赋给了其他变量。

#include <boost/tuple/tuple.hpp> 
#include <string> 
#include <iostream> 
 
boost::tuple<std::string, int> func() 
{ 
  return boost::make_tuple("Error message", 2009); 
}
 
int main() 
{ 
  std::string errmsg; 
  int errcode; 
 
  boost::tie(errmsg, errcode) = func(); 
  std::cout << errmsg << ": " << errcode << std::endl; 
}

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通过使用 boost::tie() ，元组中的元素：字符串“Error massage”和错误代码“2009”就很方便地经 func() 的返回值直接赋给了 errmsg 和 errcode 。