std::tuple介绍和使用

基本概念

std::tuple 是 C++11 中引入的一个标准库类型，它代表了一个固定大小的不同类型值的集合。元组可以被看作是 std::pair 的泛化形式，std::pair 只能保存两个元素，而 std::tuple 可以保存任意数量的元素。

从概念上讲，它们类似于C的结构体，但是不具有命名的数据成员，我们也可以把他当做一个通用的结构体来用，不需要创建结构体又具备结构体的特征，在某些情况下可以取代结构体使程序更简洁，直观。

选择使用 std::tuple 还是结构体（struct）取决于你的具体需求和应用场景。如果你需要表示一个具有明确意义和长期存在的数据结构，或者如果你的数据组合很简单并且元素之间的关系是固定的，那么结构体可能是更好的选择。结构体在表示具有明确意义和长期存在的数据结构时仍然更为合适。结构体提供了命名的成员，这使得代码更加可读和维护，特别是在大型项目和多人协作的项目中。std::tuple 更适合用于临时组合多个值，尤其是在不需要为这些值定义一个新类型的情况下。

常用接口

创建和初始化元组

    std::tuple<int, double, std::string> t1(42, 3.14, "hello");
    std::tuple<int, double, std::string> t2 = std::make_tuple(42, 3.14, "hello");

访问元素

使用 std::get<I>(tuple) 来访问元组中的第 I 个元素，其中 I 是一个编译时已知的索引。

    std::tuple<int, double, std::string> t(42, 3.14, "hello");

    std::cout << "int: " << std::get<0>(t) << std::endl;
    std::cout << "double: " << std::get<1>(t) << std::endl;
    std::cout << "string: " << std::get<2>(t) << std::endl;

修改元组元素

    std::tuple<int, double, std::string> t(42, 3.14, "hello");

    std::get<0>(t) = 100;  // 修改第一个元素
    std::get<1>(t) = 2.71; // 修改第二个元素
    std::get<2>(t) = "world"; // 修改第三个元素

使用 std::tie 解包元组

    std::tuple<int, double, std::string> t(42, 3.14, "hello");

    int i;
    double d;
    std::string s;

    std::tie(i, d, s) = t; // 使用 std::tie 解包元组

    std::cout << "int: " << i << std::endl;
    std::cout << "double: " << d << std::endl;
    std::cout << "string: " << s << std::endl;

使用场景

函数返回多个值

当一个函数需要返回多个值时，可以使用元组来打包这些值。

存储不同类型数据

demo

#include <tuple>
#include <iostream>

// 计算一个数的平方和立方，并返回这两个结果作为一个元组
std::tuple<int, int> square_and_cube(int number) {
    int square = number * number;
    int cube = number * number * number;
    return std::make_tuple(square, cube);
}

int main() {
    std::tuple<int, double, std::string> t1(42, 3.14, "hello");
    std::tuple<int, double, std::string> t2 = std::make_tuple(42, 3.14, "hello");

    // 输出元组中的元素
    std::cout << std::get<0>(t1) << ", " << std::get<1>(t1) << ", " << std::get<2>(t1) << std::endl;
    std::cout << std::get<0>(t2) << ", " << std::get<1>(t2) << ", " << std::get<2>(t2) << std::endl;

	std::get<0>(t1) = 100;  // 修改第一个元素
    std::get<1>(t1) = 2.71; // 修改第二个元素
    std::get<2>(t1) = "world"; // 修改第三个元素

	std::cout << "int: " << std::get<0>(t1) << std::endl;
    std::cout << "double: " << std::get<1>(t1) << std::endl;
    std::cout << "string: " << std::get<2>(t1) << std::endl;

	int i;
    double d;
    std::string s;

    std::tie(i, d, s) = t1; // 使用 std::tie 解包元组

	std::cout << "int: " << i << std::endl;
    std::cout << "double: " << d << std::endl;
    std::cout << "string: " << s << std::endl;

	int number = 5;

    // 调用函数并获取返回的元组
    auto results = square_and_cube(number);

    // 解包元组
    int square, cube;
    std::tie(square, cube) = results;

    // 输出结果
    std::cout << "The square of " << number << " is " << square << std::endl;
    std::cout << "The cube of " << number << " is " << cube << std::endl;

    return 0;
}