Tuples Herb Sutter

就像我上期所报道的一样，在2002十月标准会议上，两个库扩展作为标准库延深，而被通过。

1         是Doug Gregor’s提出的多态函数的object wrappers。

2         Jaakko Järvi's提出的tuple类型。

这两个都是直接来在Boost项目。（Boost项目是一个C++ libraries 集合）上次，我答应在这期和下一期将介绍这两个扩展的库，这个月，就让我来简单的介绍一下tuple类型。

Tuple Types：一个简单Motivating例子

假如你想用一个函数返回多于一个返回值，例如：

// yields a quotient only

//

int IntegerDivide( int n, int d ) {

  return n / d;

}

// Sample use:

cout << "quotient = " << IntegerDivide( 5, 4 );

  在这个实现中有什么错误吗？ 也许没有，毕竟在编译器中，我们内嵌了整数除法。包括结果也能够四舍五入。

  但是，如果我们想做更多。特别，想提供一个方法得到除法其他的信息，例如除法的余数。如果没有改变函数的结构。那么，实现这样的要求的函数不是一件容易的事情。

一种办法我们在函数中加入一个输出变量。

// Example 1(b): Integer division,

// yielding a quotient and remainder,

// one as the return value and one via

// an output parameter

//

int IntegerDivide( int n, int d, int& r ) {

  r = n % d;

  return n / d;

}

// Sample use:

int remainder;

int quotient = IntegerDivide( 5, 4, remainder );

cout << "quotient = " << quotient

<< "remainder = " << remainder;

这个方法的实现比较，但是我们经常这么实现。这种通过返回值和输出变量来返回函数返回值的办法，看起来有点不可思议。有人也许会说下面的办法更好。

// Example 1(c): Integer division,

// yielding a quotient and remainder,

// this time via two output parameters

//

void IntegerDivide( int n, int d, int& q, int& r ) {

  r = n % d;

  q = n / d;

}

// Sample use:

int quotient, remainder;

IntegerDivide( 5, 4, quotient, remainder );

cout << "quotient = " << quotient

    << "remainder = " << remainder;

这种办法也许更加协调。但是 还是比较含糊，不令人满意。稍微想一想，我们会记得为什么：Ralph Waldo Emerson建议我们：“一个愚笨的一致性的想法是思想混乱的怪物”（a foolish consistency is the hobgoblin of little minds）。这个版本能够正常工作，但是，如果你认为它不稳定的话，我不会责怪你。

那么该怎么做呢？在这一点我们通常会想起在标准库中我们有一个工具：std::pair，毕竟在标准模板库中有很多函数可以返回几个值 ，iterator范围就是作为一个单独的值－同时，大多通过pair<iterator,iterator>实现的，同样的方法能够运行，如下：

// Example 1(d): Integer division,

// yielding a quotient and remainder,

// this time both in the return value

//

std::pair<int,int> IntegerDivide( int n, int d ) {

  return pair<int,int>( n/d, n%d );

}

// Sample use:

pair<int, int> quot_rem = IntegerDivide( 5, 4 );

cout << "quotient = " << quot_rem.first

    << "remainder = " << quot_rem.second;

可以看出这是一个满意的做法，同时，它还可以提高。

Tuples in Action

  一些语言，包括Haskell, ML, 以及Python，都直接支持tuple types。C＋＋不是这样，这是因为C＋＋是一个能做任何事情，和内建标准库的系统语言，因此，我们能够，以库的形式实现我们自己的tuple types。像java等语言是把tuple type作为pair一个系列打包在一起。一个 tuple

type和“bundle-o-values”很相像。

在下面一个tuple-ized 的IntegerDivide例子和上面pair-ized 是很相像的，但是，我们不要被迷惑了，毕竟它使用的是一种新的方法:

// Example 2(a): Integer division,

// yielding a quotient and remainder,

// via a type return type

//

tuple<int,int> IntegerDivide( int n, int d ) {

  return tuple<int,int>( n/d, n%d );

}

// Sample use:

tuple<int, int> quot_rem = IntegerDivide( 5, 4 );

cout << "quotient = " << quot_rem.get<0>()

    << "remainder = " << quot_rem.get<1>();

这个例子的语法没有pair那么优雅，但是，它却是和pairs一样的简单好用。

另一方面，typle 不局限于只有两个成员，它可以有任意多的成员，因此，它可以捆绑任何多个数值，我们来看下面的例子：

// Example 2(b): Floating-point division,

// yielding a quotient and remainder,

// but also an underflow

//

tuple<float, float, bool> // quotient, remainder, underflow

FloatDivide( float n, float d ) {

  // —

}

如果，我们使用std::pair来实现的话，那么将会是这样，std::pair<float, std::pair<float, bool> >, （译注：这样大家也许能够看出tuple的优势了把）

  但是，我们不能老是把tuple作为bundle-o-values来使用。这里有一些方法把来说怎样把一些独立的变量捆绑成tuple 。这是对于捆绑数值和解绑数值都是有用。例如，我们回到第一个关于除法例子   。

// Example 3: Bundling and unbundling

// using "tie"

//

tuple<int,int> IntegerDivide( int n, int d ) {

  return tuple<int,int>( n/d, n%d );

}

// Sample use:

int quotient, remainder;

tie( quotient, remainder ) = IntegerDivide( 5, 4 );

cout << "quotient = " << quotient

<< "remainder = " << remainder;

通过这种方法，我们就不用写那些我们不喜欢写的输出变量了，Tuples有自己的输入，输出符号，和解压操作符号。

// Example 4(a): Streaming tuples

//

tuple<int, int> quot_rem = IntegerDivide( 5, 4 );

cout << quot_rem; // "(1 1)"

另一方面，如果，你想发挥一下你才智的话，你可以控制括号，和分界符。

// Example 4(b): Customizing streamed tuples

//

tuple<int, int> quot_rem = IntegerDivide( 5, 4 );

cout << tuples::set_open('['] << tuples::set_close(')')

    << tuples::set_delimiter(',')

    << quot_rem; // "[1,1]"

你如果有兴趣，你可以参考Boost中tuple的实现，（www.boost.org）,