返回值的 Boost::Tuples 与 Structs

Question

我正在尝试了解元组（感谢@litb），使用它们的常见建议是返回 > 的函数。 1 值。

这是我通常使用结构体的东西，在这种情况下我无法理解元组的优点——对于极度懒惰的人来说，这似乎是一种容易出错的方法。

借用一个例子，我会使用这个

struct divide_result {
    int quotient;
    int remainder;
};

使用元组，你会但是

typedef boost::tuple<int, int> divide_result;

如果不阅读您正在调用的函数的代码（或者注释，如果您愚蠢到相信它们），您将不知道哪个 int 是商，反之亦然。 看起来很像……

struct divide_result {
    int results[2]; // 0 is quotient, 1 is remainder, I think
};

这不会让我充满信心。

那么，相比于结构体，元组有哪些优势可以弥补歧义呢？

Answer 1

元组

我想我同意你的观点，即什么位置对应于什么变量的问题可能会引起混乱。 但我认为有两个方面。 一个是调用方，另一个是被调用方：

int remainder; 
int quotient;
tie(quotient, remainder) = div(10, 3);

我认为我们得到的内容非常清楚，但如果您必须返回更多值，它可能会变得混乱立刻。 一旦调用者的程序员查阅了div的文档，他就会知道什么位置是什么，并且可以编写有效的代码。 根据经验，我会说不要一次返回超过 4 个值。 对于除此之外的任何事情，更喜欢结构。

输出参数

当然，也可以使用输出参数：

int remainder; 
int quotient;
div(10, 3, "ient, &remainder);

现在我认为这说明了元组如何比输出参数更好。 我们将 div 的输入与其输出混合在一起，但没有获得任何优势。 更糟糕的是，我们让该代码的读者对 div 的实际返回值产生疑问。 有输出参数有用的精彩示例。 在我看来，只有在别无选择的情况下才应该使用它们，因为返回值已被采用并且无法更改为元组或结构。 operator>> 是使用输出参数的一个很好的示例，因为返回值已为流保留，因此您可以链接 operator>> 调用。 如果您不涉及运算符，并且上下文不是很清楚，我建议您使用指针，在调用方发出信号，表明该对象实际上用作输出参数，此外还添加了适当的注释。

返回结构

第三种选择是使用结构：

div_result d = div(10, 3);

我认为这绝对赢得了清晰度奖。 但请注意，您仍然必须访问该结构中的结果，并且结果不会“裸露”在表上，就像输出参数和与 tie 一起使用的元组的情况一样。

我认为现在的一个要点是让一切尽可能通用。 因此，假设您有一个可以打印元组的函数。 你可以直接做

cout << div(10, 3);

并显示你的结果。 我认为，另一方面，元组显然因其多功能性质而获胜。 使用 div_result 执行此操作，您需要重载运算符<<，或者需要单独输出每个成员。

Answer 2

另一种选择是使用 Boost Fusion 地图（代码未经测试）：

struct quotient;
struct remainder;

using boost::fusion::map;
using boost::fusion::pair;

typedef map<
    pair< quotient, int >,
    pair< remainder, int >
> div_result;

您可以相对直观地访问结果：

using boost::fusion::at_key;

res = div(x, y);
int q = at_key<quotient>(res);
int r = at_key<remainder>(res);

还有其他优点，例如能够迭代地图的字段等有关详细信息，请参阅doc 。

Answer 3

对于元组，您可以使用tie，这有时非常有用：std::tr1::tie (quotient, approximation) = do_division ();。 对于结构来说这并不容易。 其次，使用模板代码时，有时依赖对比为结构类型添加另一个 typedef 更容易。

如果类型不同，那么对/元组实际上并不比结构差。 例如，pairreadFromFile()，其中int是读取的字节数，bool是是否到达eof。 在这种情况下添加结构对我来说似乎有点过分了，特别是因为这里没有歧义。

Answer 4

元组在 ML 或 Haskell 等语言中非常有用。

在 C++ 中，它们的语法使其不太优雅，但在以下情况下可能很有用：

• 您有一个必须返回多个参数的函数，但结果对于调用者和被调用者来说是“本地”的； 您不想为此定义一个结构

• 您可以使用 tie 函数来执行非常有限的模式匹配“a la ML”形式，这比使用结构来实现相同目的更优雅。< /p>

• 它们带有预定义的< 运算符，这可以节省时间。

Answer 5

我倾向于将元组与 typedef 结合使用，以至少部分缓解“无名元组”问题。 例如，如果我有一个网格结构，那么：

//row is element 0 column is element 1
typedef boost::tuple<int,int> grid_index;

然后我使用命名类型为：

grid_index find(const grid& g, int value);

这是一个有点人为的示例，但我认为大多数时候它在可读性、明确性和易用性之间达到了一个令人满意的平衡点。

或者在你的例子中：

//quotient is element 0 remainder is element 1
typedef boost:tuple<int,int> div_result;
div_result div(int dividend,int divisor);

Answer 6

元组的一项功能是结构所没有的，那就是它们的初始化。 考虑如下情况：

struct A
{
  int a;
  int b;
};

除非您编写一个 make_tuple 等效项或构造函数，否则要使用此结构作为输入参数，您首先必须创建一个临时对象：

void foo (A const & a)
{
  // ...
}

void bar ()
{
   A dummy = { 1, 2 };
   foo (dummy);
}

不过，还不错，以维护的情况为例无论出于何种原因，都会向我们的结构添加一个新成员：

struct A
{
  int a;
  int b;
  int c;
};

聚合初始化的规则实际上意味着我们的代码将继续编译而无需更改。 因此，我们必须搜索该结构的所有用法并更新它们，而无需编译器的任何帮助。

将此与元组进行对比：

typedef boost::tuple<int, int, int> Tuple;
enum {
  A
  , B
  , C
};

void foo (Tuple const & p) {
}

void bar ()
{
  foo (boost::make_tuple (1, 2));  // Compile error
}

编译器无法使用 make_tuple 的结果初始化“Tuple”，因此会生成错误，允许您为第三个参数指定正确的值。

最后，元组的另一个优点是它们允许您编写迭代每个值的代码。 使用结构体根本不可能实现这一点。

void incrementValues (boost::tuples::null_type) {}

template <typename Tuple_>
void incrementValues (Tuple_ & tuple) {
   // ...
   ++tuple.get_head ();
   incrementValues (tuple.get_tail ());
}

Answer 7

防止您的代码中充斥着许多结构定义。 当您只记录元组中的每个元素是什么，而不是编写自己的结构/让人们查找结构定义时，对于编写代码的人和其他使用它的人来说会更容易。

Answer 8

元组将更容易编写 - 无需为每个返回内容的函数创建一个新的结构。 关于什么去哪里的文档将转到函数文档，无论如何都需要函数文档。 要使用该函数，在任何情况下都需要阅读函数文档，其中将解释元组。

Answer 9

我百分百同意你的观点，罗迪。

要从方法返回多个值，除了元组之外，您还有多种选择，哪一个最好取决于您的情况：

1. 创建一个新结构。 当您返回的多个值相关时，这很好，并且适合创建新的抽象。 例如，我认为“divide_result”是一个很好的通用抽象，并且传递这个实体使您的代码比仅仅传递无名元组更清晰。 然后，您可以创建对该新类型进行操作的方法，将其转换为其他数字类型等。

2. 使用“Out”参数。 通过引用传递多个参数，并通过分配给每个输出参数来返回多个值。 当您的方法返回多个不相关信息时，这是合适的。 在这种情况下创建一个新的结构将是多余的，并且使用 Out 参数可以强调这一点，而且每个项目都获得它应有的名称。

元组是邪恶的。