关联式的std::tuple容器

Question

有没有可能（简单地，可能重新使用std容器）定义一个“关联std::tuple”或说成“可变参数std::map”？

类似这样（此接口仅用于说明，其他可能的接口也是可以的）：

AssociativeTuple<std::string> at;    // std:string is the key type
at.insert<float>("my_float", 3.14);  // 1.
at.insert<int>("my_int", 42);
at.insert<bool>("my_bool", true);
at.insert<int>("xyz", 0);
at.insert<std::string>("my_string", "hello world!");

assert(get(at, "my_float") == 3.14);  // 2.
assert(get(at, "my_int") == 42);
assert(at["my_string"] == "hello world!");  // 3.

assert(std::is_same<at.type_of("my_float")::type, float>)  // 4.

for (auto it : at) { std::cout << it.first << " = " << it.second; }  // 5.

其他期望的限制条件：

1. 值/键集仅在运行时已知。但在编译时，用户知道（值的类型）和键之间的关系。例如，用户在编译时知道"my_float"将是一个float。换句话说，可能的键集是固定的，并且与键对应的值的类型在编译时已知。在编译时不知道的是“是否”将在容器中插入一个键。当然，映射值的值在编译时未知。
2. 访问性能，get 应该很快
3. 用户不必记住与键相关联的类型

我的真正问题只涉及float/int/bool类型的值（我正在将所有内容存储在std::map<std::string, float>中，并在必要时转换为int），但通用解决方案是可取的。在我的实际情况中，键始终是std::string。

- Ruggero Turra

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一个 std::map<std::string, variant> 是否能解决你的问题？ - JBL

@JBL: 第4行应该怎么写？ - Ruggero Turra

我们在谈论多少个不同的键？ - MikeMB

你的修改是否与第三点相矛盾了？ - MikeMB

好的，我明白了。另一个问题是关于我们是否在讨论可能是10个键还是50个以上的问题。 - MikeMB

Answer 1

您可能需要一个带有多态值的地图。对于多态值，您可以使用boost::any或更好的boost::variant<>。例如：

typedef boost::variant<int, double, std::string> MyVariant;
typedef std::map<std::string, MyVariant> MyPolymorphicMap;

- Maxim Egorushkin

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“用户不必记住与键关联的类型”这一点使得使用any版本不可能，对吧？ - JBL

@JBL 我不这么认为。你可以从 boost::any 中获取类型信息，只是类型信息本身并没有太大的用处。实际上，boost::variant<> 更加有用。 - Maxim Egorushkin

你正在声明 MyVariant 为一个带有三个模板参数的 boost::variant。为什么只有3个而不是无限多个？我已经更好地重写了在编译时已知的内容。 - Ruggero Turra

@RuggeroTurra 在你最初的问题中，你只有三种类型的值：int、double和std::string。你应该可以更改定义以包括任何你需要的类型。(显然，我无法在这里列出一个无限的列表，因为在这个网站上没有无限的存储空间)。 - Maxim Egorushkin

Answer 2

这个怎么样？（注意：值不是元组；每个键只有一个值。）

template<class K> using AnyMap = std::map<K, boost::any>;

AnyMap map;
map["test1"] = 124;
map["test2"] = std::string{ "some text" };

auto value = boost::any_cast<int>(map["test1"]);

- utnapistim

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能否满足“3.用户不必记住与键关联的类型”的要求？我指的是boost:any_cast<int>。 - Ruggero Turra

是的和不是的；boost::any有一个存储类型的访问器，但它返回一个std::typeid（相当有限）。由于这个原因，boost::variant更加灵活（您可以在variant上执行比any更多的操作）。 - utnapistim

Answer 3

是的，这是可能的，使用变量（有很多实现）或者一般来说某种包装器，可以基于联合（在您的情况下首选方式）或派生自一个公共基类。

对于像get(at, "my_int") == 42这样的事情，您将不得不重载等式运算符bool operator==(Variant&, int)，但这也不应该是问题。

您不能做像std::is_same<at.type_of("my_float")::type, float>这样的事情，因为is_same是编译时表达式，但类型（您正在寻找的）仅在运行时已知。然而，您仍然可以定义一个运行时函数来执行该检查。

然而：如果在您的特定情况下，您只需要int和float，并且您没有内存压力（使用字符串作为键似乎表明了这一点），那么我会使用double，因为它可以表示您可能想要存储的任何数字。

另一种可能性是使用两个单独的数据结构（一个用于int，一个用于float）。如果必要，您还可以在它们周围构建一个包装器，以使它们看起来像一个单一的数据结构。如果您的程序逻辑在执行查找之前总是知道与键相关联的类型，则使用多个数据结构可能特别有意义。

- MikeMB

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请不要建议使用double来代替存储所有类型的数字。double（和float）以浮点数形式存储，大多数计算结果会导致精度损失。另外一件事：您不需要重载等号运算符来比较get(variant_type, key)的结果与数字。 - utnapistim

@utnapistim：为什么不是重载？另外，由于double具有约15个小数位的精度，而'int'只有约10个小数位，因此每个整数和每个浮点数都可以由double精确表示。 - MikeMB

放弃“精确”这个词，我的意思是“不失准确性”。 - MikeMB

64位编译怎么样（64位整数不能表示为双精度浮点数 - 当您使用某些整数类型（如std::size_t）时，这会变得棘手）？关于重载，get函数将返回该值，因此最终，您将比较两个整数（不需要使用Variant＆进行重载）。 - utnapistim

@utnapistim：我说的是int而不是std::size_t。虽然标准没有保证，但在我所知道的几乎所有“相关”平台上（特别是x64），sizeof(int)为4。当一个通用的get函数在编译时只知道它将访问一个变量时，它如何返回一个int或double？据我所知，这只有在你将get作为模板函数并直接指定类型，例如get<init>()时才能起作用，这也不是要求的内容。 - MikeMB