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C++17使用std::apply和fold expression对tuple进行遍历

书呆鱼 2022-08-01 阅读 62


C++17使用std::apply和fold expression对std::tuple进行遍历

std::apply函数

先来看这个​​std::apply​​​函数,这个函数定义在​​tuple​​头文件中,函数签名如下:

template <class F, class Tuple>
constexpr decltype(auto) apply(F&& f, Tuple&& t);

该函数接受两个参数,第一个是一个函数对象,第二个是一个Tuple对象

来看一个最简单的示例:

#include <tuple>
#include <iostream>

int main() {
// 两个元素相加
std::cout << std::apply([](auto x, auto y) { return x + y; },
std::make_tuple(1, 2.0)) << '\n';
}

输出结果是3

这个例子中第一个参数使用Lambda匿名函数将​​tuple​​​中的两个元素相加,第二个使用​​std::make_tuple​​​函数构造一个只含有两个元素的​​tuple​

fold expression

这个特性是C++ 17中我觉得很有用的一个新特性,使用规则有下面四条:

  1. Unary right fold ( …) becomes ( (… ( )))
  2. Unary left fold (… ) becomes ((( ) …) )
  3. Binary right fold ( ) becomes ( (… ( ( ))))
  4. Binary left fold ( ) becomes (((( ) ) …) )

这里的指的是Expression(符合C++语法的表达式),指的是operator(操作符),是parameter pack(可变参数)的个数,是一个常数。

可能看这个规则有些抽象,我们来看一些具体的例子:

#include <tuple>
#include <iostream>

int main() {
// 多个元素相加,使用parameter pack
std::cout << std::apply([](auto&& ... args) { return (args + ...); },
std::make_tuple(1, 2.f, 3.0)) << '\n';
// 遍历tuple并输出,注意逗号操作符的使用
std::apply([](auto&&... args) { ((std::cout << args << '\n'), ...); },
std::make_tuple(1, 2.f, 3.0));
}

输出如下:

6
1
2
3

第6行中,​​std::apply​​​函数的第一个参数是一个Lambda匿名函数,函数的参数是一个可变参数​​args​​​,函数体中只有一条语句​​args + ...​​​,这个情况就是上面的第一种情况:这里的就是​​​args​​​,就是​​​+​​​,所以展开来就是(因为参数的个数是3)。

第9行中,Lambda匿名函数的函数体是​​((std::cout << args << '\n'), ...)​​​这是一个逗号操作符,也属于上面四种情况中的第一种:这里的就是​​​std::cout << args << '\n')​​​,就是​​​,​​​,所以这一行就打印输出了​​tuple​​​的每一个元素。如果在C++17之前想要遍历​​tuple​​就比较麻烦,需要很多额外的操作。

参考资料

  1. ​​std::apply​​
  2. ​​fold expression​​


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