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如何从C++函数返回数百个值？

c++stlvectoriteratorreturn-value
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在C++中，每当一个函数创建许多（数百或数千个）值时，我过去常常要求调用者传递一个数组，然后我的函数将输出值填充到该数组中：

void computeValues(int input, std::vector<int>& output);

因此，该函数将使用计算出的值填充向量output。但是，我现在意识到这并不是真正良好的C++风格。

以下函数签名更好，因为它不承诺使用std::vector，而可以使用任何容器：

void computeValues(int input, std::insert_iterator<int> outputInserter);

现在，调用者可以使用一些“插入器”进行调用：
std::vector<int> values; // or could use deque, list, map, ...
computeValues(input, std::back_inserter(values));

再次强调，我们不会承诺专门使用std::vector，这很好，因为用户可能只需要std::set等中的值。(我应该通过值还是引用传递iterator?)

我的问题是：使用insert_iterator是正确或标准的方法吗？还是有更好的方法？

编辑：我编辑了问题，以明确我不是在谈论返回两个或三个值，而是数百或数千个值。（想象一下你需要返回某个目录中找到的所有文件，或者图中的所有边缘等情况。）

为什么不直接让函数返回一个std::vector<int>呢？为什么一定要使用“out”参数？ - Eric Petroelje
如果向量包含许多值，则仅返回它太昂贵了。它将在本地创建，然后在返回时复制。我们希望避免在向量周围复制。 - Frank
我不会太担心这个问题（C++1x与右值引用相关，我相信MSVC10和G++4.4都将支持它，从而消除了昂贵的复制）。但是我认为输出迭代器既灵活又高效。想象一下你有一个deque、vector、array等容器，输出迭代器都可以使用。 - Johannes Schaub - litb
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我认为不去关注这个是懒散/粗心的表现。好的库比如说就不会这样做。避免不必要且有可能耗费巨大代价的复制操作，这是很好的代码风格。 - Frank
9个回答
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对编辑的回应： 如果你需要返回数百或数千个值，元组显然不是最佳选择。最好选择迭代器解决方案，但最好不要使用特定的迭代器类型。

如果您使用迭代器，请尽可能通用地使用它们。在您的函数中，您使用了一个插入迭代器，如 insert_iterator< vector<int> >。您失去了任何通用性。请像这样操作：

template<typename OutputIterator>
void computeValues(int input, OutputIterator output) {
    ...
}

无论你给它什么，它现在都可以工作。但是如果返回集合中有不同的类型，则它将无法工作。你可以使用元组来解决这个问题。在下一个C++标准中也可以使用std::tuple。

boost::tuple<int, bool, char> computeValues(int input) { 
    ....
}

如果值的数量是可变的，而且值的类型来自一个固定的集合，比如（int、bool、char），那么你可以看一下 boost::variant 容器。然而，这仅意味着在调用方面进行更改。你可以保持上述的迭代器风格：
std::vector< boost::variant<int, bool, char> > data;
computeValues(42, std::back_inserter(data));
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你可以返回指向 vector 的智能指针。这应该是有效的，而且不会复制 vector。如果你不想在程序的其余部分保留智能指针，你可以在调用函数之前创建一个 vector，并交换两个 vector。
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实际上，您传递向量的旧方法有很多值得推荐的地方--它高效、可靠且易于理解。缺点是真实存在的，但并不在所有情况下都适用。人们真的想要将数据放入std::set或列表中吗？他们真的想使用长列表中的数字而不必先将其分配给变量吗（通过“返回”而不是参数返回某些东西的原因之一）？通用性很好，但在编程时间上会付出代价，这可能无法挽回。
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如果您有一组对象，那么很可能您至少有几种适用于该组对象的方法（否则，您在做什么？）
如果是这种情况，将这些方法放在包含所述对象和方法的类中是有意义的。
如果这有意义并且您有这样的类，请返回它。
我实际上从来没有想过我希望能够返回多个值。由于方法应该只做一件小事，您的参数和返回值往往具有关系，因此更常见的是值得一个包含它们的类，因此返回多个值很少有意思（也许我在20年中希望5次 - 每次我都进行重构，得出了更好的结果，并意识到我的第一次尝试是次优的）。
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boost::tie很好用，但请看我的更新：它真正适用于数百个或更多的值。 - Frank
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你使用 insert_iterator 的示例不会起作用，因为 insert_iterator 是一个需要容器参数的模板。你可以声明它

void computeValues(int input, std::insert_iterator<vector<int> > outputInserter);

或者

template<class Container>
void computeValues(int input, std::insert_iterator<Container> outputInserter);

第一种方法将会将您绑定到一个vector<int>实现中，没有任何明显优势比起您最初的代码。第二种方法则不那么限制，但是作为模板实现可能会给您带来其他约束，这可能会使其成为不太理想的选择。

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我会使用类似这样的东西

std::auto_ptr<std::vector<int> > computeValues(int input);
{
   std::auto_ptr<std::vector<int> > r(new std::vector<int>);
   r->push_back(...) // Hundreds of these
   return r;
}

在返回中没有复制开销或泄露风险（如果调用者正确使用auto_ptr）。

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  • 一个标准的容器适用于同类对象（可以返回）。
  • 标准库的方式是从容器中抽象出算法，使用迭代器来弥合差距。
  • 如果需要传递多个类型，请考虑结构体/类。

我的问题是：insert_iterator是正确或标准的方法吗？

是的。否则，如果你的容器中元素的数量不能至少与计算值相等。这并不总是可能的，特别是如果你想写入流中。所以，没问题。

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我认为你的新解决方案更通用，风格更好。在C++中，我不确定我会过于担心风格，而是更关注可用性和效率。

如果你要返回很多项，并且知道大小，使用vector可以让你在一个分配中保留内存，这可能值得一试。

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