C++结构化绑定

本文章主要解释C++17之后的一个语法特性–结构化绑定

C++结构化绑定

  • C++版本的发展历程
  • C++17
  • 什么是“结构化绑定”
  • 结构化绑定有哪些作用

C++版本的发展历程

C++的版本发展主要集中在标准化过程中,由国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)负责管理和制定。以下是C++版本的发展历程:

  1. C++98: C++的首个标准版本,也被称为ISO/IEC 14882:1998。它定义了C++的基本语法、语义和标准库,包括面向对象编程、泛型编程、模板、异常处理等特性。

  2. C++03: C++03是对C++98标准的小幅修订,主要是修正一些错误和不一致之处,并添加了一些新的标准库组件,例如智能指针和tr1扩展库。

  3. C++11: C++11是C++语言的重要里程碑,也称为C++0x。它引入了许多新的语言特性和标准库改进,包括自动类型推导、Lambda表达式、右值引用、智能指针、并发编程库等。

  4. C++14: C++14是对C++11的一次小幅修订,主要是修复了一些C++11标准中的缺陷和错误,并添加了一些新的特性,如泛型lambda表达式、二进制字面量、泛型编程改进等。

  5. C++17: C++17是C++语言的下一个标准版本,也称为ISO/IEC 14882:2017。它引入了许多新的语言特性和标准库改进,包括结构化绑定、折叠表达式、if constexpr语句、内联变量、std::optional类型、std::filesystem标准库等。

  6. C++20: C++20是C++语言的下一个标准版本,也称为ISO/IEC 14882:2020。它引入了许多新的语言特性和标准库改进,如概念、协程、范围、模块、三向比较操作符等。C++20标准于2020年12月正式发布。

C++的版本发展主要集中在不断改进和完善语言特性、提高编程效率和性能、加强类型安全和错误检测等方面。

C++17

C++17是C++编程语言的一个标准版本,也被称为ISO/IEC 14882:2017。它是C++11之后的第四个标准版本,于2017年12月发布。C++17引入了许多新的语言特性和标准库改进,旨在提高C++的功能性、易用性和性能。一些C++17的主要特性包括:

  1. 结构化绑定(Structured Bindings): 允许以一种简洁的方式从复合类型中提取成员,并将其绑定到命名变量上。

  2. constexpr if语句(constexpr if Statements): 允许在编译时根据常量表达式条件进行选择性编译,提高了模板代码的可读性和性能。

  3. 折叠表达式(Fold Expressions): 允许在模板和泛型代码中使用折叠表达式,简化代码编写。

  4. if constexpr语句(if constexpr Statements): 类似于常规的if语句,但条件表达式在编译时求值,并且只有在编译时为true时才会执行相应的代码块。

  5. 内联变量(Inline Variables): 允许在头文件中定义内联变量,提高了头文件中常量的定义方式。

  6. 类模板自动推导(Class Template Argument Deduction): 允许编译器自动推导类模板参数,使得使用模板类更加简洁。

  7. std::optional 类型: 引入了std::optional类型,用于表示可能不存在的值,可以避免使用指针或者特殊值来表示缺失值。

  8. std::filesystem 标准库: 引入了std::filesystem标准库,用于处理文件系统相关的操作,提供了对文件和目录的操作、路径解析等功能。

除了上述特性之外,C++17还包括一些其他的语言特性和标准库改进,旨在提高C++编程语言的功能性、性能和易用性。C++17的发布标志着C++编程语言的不断演进和发展。

什么是“结构化绑定”

C++17引入了结构化绑定(Structured Bindings)功能,它允许以一种更加简洁和直观的方式从复合类型中提取成员变量,并将它们绑定到命名变量上。结构化绑定提供了一种更加方便和灵活的方法来处理元组、结构体、数组等复合类型数据。

根据C++标准草案 N4659 中的定义,结构化绑定是一种用于绑定表达式的语法扩展,其语法形式为 auto [decl-specifier-seq] ( identifier-list ) = expression;。在这个语法中,identifier-list 是一个标识符列表,用于声明绑定的变量;expression 是要绑定的表达式,可以是元组、数组、结构体等。

下面是一个简单的例子,演示了如何使用结构化绑定从元组中提取数据:

#include <iostream>
#include <tuple>

int main() {
    std::tuple<int, double, std::string> myTuple(42, 3.14, "Hello");

    auto [a, b, c] = myTuple; // 结构化绑定

    std::cout << "a = " << a << std::endl; // 输出:a = 42
    std::cout << "b = " << b << std::endl; // 输出:b = 3.14
    std::cout << "c = " << c << std::endl; // 输出:c = Hello

    return 0;
}

在这个例子中,myTuple 是一个包含整数、双精度浮点数和字符串的元组。通过结构化绑定,我们可以将元组中的每个元素分别绑定到变量 abc 上,并直接使用这些变量进行操作,而不需要使用 std::get 等函数。

结构化绑定有哪些作用

  1. 提高代码的可读性和简洁性

    • 作用:结构化绑定可以使代码更简洁和易读,从而提高代码的可读性。
    • 示例:
      // 从std::pair中提取元素并命名
      std::pair<int, double> data{42, 3.14};
      auto [num, value] = data;
      
  2. 简化迭代标准库容器

    • 作用:结构化绑定可以简化对标准库容器的迭代,使代码更加简洁。
    • 示例:
      // 使用结构化绑定迭代std::map
      std::map<int, std::string> dataMap{{1, "one"}, {2, "two"}};
      for (const auto& [key, value] : dataMap) {
          // 处理每个键值对
      }
      
  3. 提高代码的可维护性和灵活性

    • 作用:结构化绑定使代码更易维护,同时增加了代码的灵活性和通用性。
    • 示例:
      // 使用结构化绑定处理自定义类型
      struct MyStruct { int num; double value; };
      MyStruct data{42, 3.14};
      auto [num, value] = data;
      
  4. 处理多返回值函数

    • 作用:结构化绑定可以用于处理多返回值函数,使代码更加简洁明了。
    • 示例:
      // 处理多返回值函数的结果
      auto [num, value] = getValues();
      
  5. 增加代码的灵活性和可复用性

    • 作用:结构化绑定可以提高代码的灵活性和可复用性,使其适用于不同类型的数据结构。
    • 示例:
      // 使用结构化绑定处理不同类型的复合数据结构
      auto [num, value] = getData(); // getData() 返回不同类型的复合数据结构
      

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