对元组使用函数

C++11中，STL添加了std::tuple，这种类型可以用来将多个不同类型的值捆绑在一起。元组这种类型已经存在与很多编程语言中，本书的一些章节已经在使用这种类型，这种类型的用途很广泛。

不过，我们有时会将一些值捆绑在一个元组中，然后我们需要调用函数来获取其中每一个元素。对于元素的解包的代码看起来非常的冗长(并且易于出错)。其冗长的方式类似这样：func(get<0>(tup), get<1>(tup), get<2>(tup), ...);。

本节中，你将了解如何使用一种优雅地方式对元组进行打包和解包。调用函数时，你无需对元组特别地了解。

How to do it…

我们将实现一个程序，其能对元组值进行打包和解包。然后，我们将看到在不了解元组中元素的情况下，如何使用元组：

  1. 包含必要的头文件，并声明所使用的命名空间：

    1. #include <iostream>
    2. #include <iomanip>
    3. #include <tuple>
    4. #include <functional>
    5. #include <string>
    6. #include <list>
    8. using namespace std;

  2. 首先定义一个函数，这个函数能接受多个参数，其描述的是一个学生，并将学生的相关信息进行打印。其和C风格的函数看起来差不多：

    1. static void print_student(size_t id, const string &name, double gpa)
    2. {
    3.     cout << "Student " << quoted(name)
    4.         << ", ID: " << id
    5.         << ", GPA: " << gpa << '\n';
    6. }

  3. 主函数中，将对一种元组类型进行别名，然后将具体学生的信息填入到这种类型的实例中：

    1. int main()
    2. {
    3.     using student = tuple<size_t, string, double>;
    4.     student john {123, "John Doe"s, 3.7};

  4. 为了打印这种类型的实例，我们将会对元组中的元素进行分解，然后调用print_student函数将这些值分别进行打印：

    1.     {
    2.         const auto &[id, name, gpa] = john;
    3.         print_student(id, name, gpa);
    4.     }
    5.     cout << "-----\n";

  5. 然后，我们来创建一个以元组为基础类型的多个学生：

    1.     auto arguments_for_later = {
    2.         make_tuple(234, "John Doe"s, 3.7),
    3.         make_tuple(345, "Billy Foo"s, 4.0),
    4.         make_tuple(456, "Cathy Bar"s, 3.5),
    5.     };

  6. 这里，我们依旧可以通过对元素进行分解，然后对其进行打印。当要写这样的代码时，我们需要在函数接口变化时，对代码进行重构：

    1.     for (const auto &[id, name, gpa] : arguments_for_later) {
    2.            print_student(id, name, gpa);
    3.     }
    4.     cout << "-----\n";

  7. 当然可以做的更好，我们无需知道print_student的参数的个数，或学生元组中元素的个数，我们使用std::apply对直接将元组应用于函数。这个函数能够接受一个函数指针或一个函数对象和一个元组，然后会将元组进行解包，然后与函数参数进行对应，并传入函数：

    1.     apply(print_student, john);
    2.     cout << "-----\n";

  8. 循环中可以这样用：

    1.     for (const auto &args : arguments_for_later) {
    2.         apply(print_student, args);
    3.     }
    4.     cout << "-----\n";
    5. }

  9. 编译并运行程序，我们就能得到如下的输出：

    1. $ ./apply_functions_on_tuples
    2. Student "John Doe", ID: 123, GPA: 3.7
    3. -----
    4. Student "John Doe", ID: 234, GPA: 3.7
    5. Student "Billy Foo", ID: 345, GPA: 4
    6. Student "Cathy Bar", ID: 456, GPA: 3.5
    7. -----
    8. Student "John Doe", ID: 123, GPA: 3.7
    9. -----
    10. Student "John Doe", ID: 234, GPA: 3.7
    11. Student "Billy Foo", ID: 345, GPA: 4
    12. Student "Cathy Bar", ID: 456, GPA: 3.5
    13. -----

How it works…

std::apply是一个编译时辅助函数，可以帮助我们处理不确定的类型参数。

试想，我们有一个元组t，其有元素(123, "abc"s, 456.0)。那么这个元组的类型为tuple<int, string, double>。另外，有一个函数f的签名为int f(int, string, double)(参数类型也可以为引用)。

然后，我们就可以这样调用函数x = apply(f, t)，其和x = f(123, "abc"s, 456.0)等价。apply方法还是会返回f的返回值。