结构 to/from std::tuple 转换

Question

假设我有 struct 和 std::tuple 具有相同类型的布局：

struct MyStruct { int i; bool b; double d; }
using MyTuple = std::tuple<int,bool,double>;

有没有标准化的方法可以将一个转换为另一个？

P.S。我知道简单的内存复制可以解决问题，但它依赖于对齐和实现

Answer 1

Is there any standartized way to cast one to another?

没有办法 "cast" 一个到另一个。

最简单的方法可能是使用 std::tie 将元组打包到 struct;

struct MyStruct { int i; bool b; double d; };
using MyTuple = std::tuple<int,bool,double>;

auto t = std::make_tuple(42, true, 5.1);
MyStruct s;

std::tie(s.i, s.b, s.d) = t;

Demo.

您可以进一步将其包装在更高级别的宏或 "generator"（make 样式）函数中，例如；

std::tuple<int, bool, double> from_struct(MyStruct const& src)
{
  return std::make_tuple(src.i, src.b, src.d);
}

MyStruct to_struct(std::tuple<int, bool, double> const& src)
{
  MyStruct s;
  std::tie(s.i, s.b, s.d) = src;
  return s;
}

I know that trivial memory copying can do the trick, but it is alignment and implementation dependent?

您提到 "trivial memory copy" 会起作用 - 仅用于复制单个成员。所以基本上，从 tuple 到 tuple 的整个结构的 memcpy 和反之亦然不会总是像你期望的那样表现（如果有的话）； tuple 的内存布局未标准化。如果确实有效，则高度依赖于实现。

Answer 2

不幸的是，没有自动的方法来做到这一点，但另一种方法是使结构适应 Boost.Fusion 序列。您为每个新的 class.

一次性执行此操作

#include <boost/fusion/adapted/struct/adapt_struct.hpp>
...
struct MyStruct { int i; bool b; double d; }

BOOST_FUSION_ADAPT_STRUCT(
    MyStruct,
    (int, i)
    (bool, b)
    (double, d)
)

使用 MyStruct 就好像它在 Fusion.Sequence 中一样（它几乎适用于您已经使用 std::tuple<...> 的任何地方，如果您将这些函数设为通用的话。）作为奖励，您将根本不需要复制你的数据成员。

如果您确实需要转换为std::tuple，在"Fusion-adapting"之后您可以这样做：

#include <boost/fusion/adapted/std_tuple.hpp>
#include <boost/fusion/algorithm/iteration/for_each.hpp>
#include <boost/fusion/algorithm/transformation/zip.hpp>
...
auto to_tuple(MyStruct const& ms){
   std::tuple<int, bool, double> ret;
   auto z = zip(ret, ms);
   boost::fusion::for_each(z, [](auto& ze){get<0>(ze) = get<1>(ze);});
   // or use boost::fusion::copy
   return ret;
}

事实是 std::tuple 是一个 half-backed 特征。这就像有 STD 容器而没有算法。幸运的是，我们有 #include <boost/fusion/adapted/std_tuple.hpp> 可以让我们做出惊人的事情。

完整代码：

通过包含 Boost.Fusion 中的 std_tuple.hpp header std::tuple 自动适应 Boost.Fusion 序列，因此可以通过使用 Boost.Fusion 作为结构和 std::tuple:

之间的桥梁

#include <iostream>
#include <string>
#include <tuple>

#include <boost/fusion/adapted/struct/adapt_struct.hpp>
#include <boost/fusion/algorithm/auxiliary/copy.hpp>
#include <boost/fusion/adapted/std_tuple.hpp>

struct foo
{
  std::string a, b, c;
  int d, e, f;
};

BOOST_FUSION_ADAPT_STRUCT(
    foo,
    (std::string, a)
    (std::string, b)
    (std::string, c)
    (int, d)
    (int, e)
    (int, f)
)

template<std::size_t...Is, class Tup>
foo to_foo_aux(std::index_sequence<Is...>, Tup&& tup) {
  using std::get;
  return {get<Is>(std::forward<Tup>(tup))...};
}
template<class Tup>
foo to_foo(Tup&& tup) {
  using T=std::remove_reference_t<Tup>;
  return to_foo_aux(
    std::make_index_sequence<std::tuple_size<T>{}>{},
    std::forward<Tup>(tup)
  );
}

template<std::size_t...Is>
auto to_tuple_aux( std::index_sequence<Is...>, foo const& f ) {
  using boost::fusion::at_c;
  return std::make_tuple(at_c<Is>(f)...);
}
auto to_tuple(foo const& f){
  using T=std::remove_reference_t<foo>;
  return to_tuple_aux(
    std::make_index_sequence<boost::fusion::result_of::size<foo>::type::value>{},
    f
  );    
}

int main(){


    foo f{ "Hello", "World", "!", 1, 2, 3 };

    std::tuple<std::string, std::string, std::string, int, int, int> dest = to_tuple(f);
    // boost::fusion::copy(f, dest); // also valid  but less general than constructor

    std::cout << std::get<0>(dest) << ' ' << std::get<1>(dest) << std::get<2>(dest) << std::endl;
    std::cout << at_c<0>(dest) << ' ' << at_c<1>(dest) << at_c<2>(dest) << std::endl; // same as above

    foo f2 = to_foo(dest);

    std::cout << at_c<0>(f2) << ' ' << at_c<1>(f2) << at_c<2>(f2) << std::endl;
}

我不会推荐reinterpret_cast<std::tuple<...>&>(mystructinstance.i)，因为那会导致投反对票并且不可移植。

Answer 3

元组到 struct 的转换是微不足道的，但我认为在当前的 C++ 水平上向后转换一般是不可能的。

#include <type_traits>
#include <utility>

#include <tuple>

namespace details
{

template< typename result_type, typename ...types, std::size_t ...indices >
result_type
make_struct(std::tuple< types... > t, std::index_sequence< indices... >) // &, &&, const && etc.
{
    return {std::get< indices >(t)...};
}

}

template< typename result_type, typename ...types >
result_type
make_struct(std::tuple< types... > t) // &, &&, const && etc.
{
    return details::make_struct< result_type, types... >(t, std::index_sequence_for< types... >{}); // if there is repeated types, then the change for using std::index_sequence_for is trivial
}

#include <cassert>
#include <cstdlib>

int main()
{
    using S = struct { int a; char b; double c; };
    auto s = make_struct< S >(std::make_tuple(1, '2', 3.0));
    assert(s.a == 1);
    assert(s.b == '2');
    assert(s.c == 3.0);
    return EXIT_SUCCESS;
}

Live example.

Answer 4

我们可以使用结构化绑定将结构转换为元组，只需一些工作。

结构到元组非常尴尬。

template<std::size_t N>
struct to_tuple_t;

template<>
struct to_tuple_t<3> {
  template<class S>
  auto operator()(S&& s)const {
    auto[e0,e1,e2]=std::forward<S>(s);
    return std::make_tuple(e0, e1, e2);
  }
};

现在，为您要支持的每个尺寸写一个 to_tuple_t。这变得乏味。可悲的是，我不知道有什么办法可以在那里引入参数包。

template<std::size_t N, class S>
auto to_tuple(S&& s) {
  return to_tuple_t<N>{}(std::forward<S>(s));
}

我也不知道如何计算所需的 N 的值。所以你必须在调用它时在 auto t = to_tuple<3>(my_struct); 中键入 3。

我不是结构化绑定的专家。可能有 && 或 & 或 decltype 允许在这些行上进行完美转发：

    auto[e0,e1,e2]=std::forward<S>(s);
    return std::make_tuple(e0, e1, e2);

但是没有编译器可以玩，我会保守一点，做多余的副本。

将元组转换为结构很容易：

template<class S, std::size_t...Is, class Tup>
S to_struct( std::index_sequence<Is...>, Tup&& tup ) {
  using std::get;
  return {get<Is>(std::forward<Tup>(tup))...};
}
template<class S, class Tup>
S to_struct( Tup&&tup ) {
  using T=std::remove_reference_t<Tup>;

  return to_struct(
    std::make_index_sequence<std::tuple_size<T>{}>{},
    std::forward<Tup>(tup)
  );
}

基于 tuple_size 的 SFINAE 支持可能适合 to_struct。

以上代码适用于所有类似元组的代码，例如 std::pair、std::array 以及您自定义代码以支持结构化绑定的任何内容（tuple_size 和 get<I> ).

有趣的是，

std::array<int, 3> arr{1,2,3};
auto t = to_tuple<3>(arr);

和 returns 一个包含 3 个元素的元组，因为 to_tuple 基于结构化绑定，它使用类似元组的输入作为输入。

to_array是这个家庭的另一种可能。

结构 to/from std::tuple 转换

struct to/from std::tuple conversion

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