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C++类LINQ的迭代器操作

c++linqfunctional-programmingiterator
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因为受到Linq的影响，我不愿放弃它。然而，有些事情我只能使用C++。

Linq的真正优势在于我作为一个Linq消费者时（也就是对我来说），不在于表达式树（这很难操作），而在于我可以轻松地混合和匹配各种函数。是否存在与C++风格迭代器等价的功能，例如.Where, .Select, .SelectMany, .Skip, .Take和.Concat?

这些将非常有用，适用于我编写的各种常见代码。

我不关心Linq的具体细节，这里的关键问题是能够以更高的层次表达算法，而不是让C++代码看起来像C#3.0。我想能够表达“结果是由每个序列的前n个元素连接而成”，然后可以在需要新序列的任何地方重用这样的表达式 - 而无需手动（且贪婪地）实例化中间变量。

可能是重复问题：https://dev59.com/k3VC5IYBdhLWcg3woCrN -- 但它们可能有所不同，我一直怀疑这是否真的是一个“完全相同”的重复。 - David Rodríguez - dribeas
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我对LINQ本身并不感兴趣，但是对于C++中的函数式列表处理非常感兴趣。 - Eamon Nerbonne
具体来说，Lambda表达式很好，但并不是必须的。 - Eamon Nerbonne
8个回答
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该库看起来非常不错，是我见过的最接近预期工作的库。但是，在启用了C++11的gcc 4.7上，它却无法为我构建。 - lurscher
@lurscher，这个库是使用Visual C++开发的。但我想尽可能地使它具有可移植性和跨平台性。我已经尝试支持mingw 4.4，但它不支持C++11 lambda表达式。我很快会添加gcc支持。或者你可以帮助我) - k06a
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我想向您推荐P-Stade.Oven库作为参考。这是一个强力增强的库，适用于STL范围，并具有许多类似于LINQ的函数，包括.Where、.Select、.Skip、.Take和.Concat的等效函数。

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请查看这个Google Groups讨论串。

vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 8, 5, 9 , 24, 19, 15, 12 } 
auto query = 
    from(numbers).
        where([](int i) { return i < 15 && i > 10}). 
        select(fields::full_object);

我没有找到更多或更少“官方”的或被广泛接受的东西，但你可以尝试联系原帖作者。

使用支持auto和lambda的c++0x编译器，如果没有lambda表达式([](int i){...})，可能会变得有些繁琐。 - David Rodríguez - dribeas
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谢谢，这很棒！然而，链接的线程并不方便使用，而且无论如何，它似乎过于专注于LINQ - 我对语法并不太在意，我只想要map/reduce/filter/concat等等...像STL accumulate那样的传统函数式编程风格就足够了 - 只要它在今天可用... - Eamon Nerbonne
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我没有具体的LINQ经验，但Boost.Iterator库似乎接近您所提到的内容。
其思想是有函数（我理解的是，在LINQ中，它们采用扩展方法的形式，但这并不是基本的），需要一个迭代器和一个函数，将它们组合起来创建一个新的迭代器。
LINQ的“Where”对应于make_filter_iterator：
std::vector<int> vec = ...;
// An iterator skipping values less than "2":
boost::make_filter_iterator(_1 > 2, vec.begin())

LINQ中的“Select”映射到make_transform_iterator：
using namespace boost::lambda;
//An iterator over strings of length corresponding to the value
//of each element in "vec"
//For example, 2 yields "**", 3 "***" and so on.
boost::make_transform_iterator(construct<std::string>('*', _1), vec.begin())

它们可以被组合：

//An iterator over strings of length corresponding to the value of each element
// in "vec", excluding those less than 2
std::vector<int> vec = ...;
boost::make_transform_iterator(construct<std::string>('*', _1), 
    boost::make_filter_iterator(_1 > 2, vec.begin())
)

然而，这里有一些令人烦恼的问题：
  • make_xxx_iterator(some_functor, some_other_iterator)返回的类型是xxx_iterator<type_of_some_functor, type_of_some_iterator>
  • 使用boost::bind、lambda或phoenix创建的函数对象类型很快变得难以管理和编写。
这就是为什么在上面的代码中我避免将make_xxx_iterator的结果赋值给一个变量。C++0x的"auto"特性在这里非常受欢迎。
但是，C++迭代器不能单独存在：它们必须成对出现才能有用。因此，即使使用"auto"，它仍然很冗长：
auto begin = make_transform_iterator(construct<std::string>('*', _1), 
    make_filter_iterator(_1 > 2, vec.begin())
);
auto end = make_transform_iterator(construct<std::string>('*', _1), 
    make_filter_iterator(_1 > 2, vec.end())
);

避免使用lambda会让事情变得啰嗦，但仍然可控：
struct MakeStringOf{
    MakeStringOf(char C) : m_C(C){}
    char m_C;

    std::string operator()(int i){return std::string(m_C, i);}
};

struct IsGreaterThan{
    IsGreaterThan(int I) : m_I(I){}
    int m_I;

    bool operator()(int i){return i > m_I;}
};

typedef boost::filter_iterator<
   IsGreaterThan, 
   std::vector<int>::iterator
> filtered;

typedef boost::transform_iterator<
   MakeStringOf, 
   filtered
> filtered_and_transformed;

filtered_and_transformed begin(
    MakeStringOf('*'), 
    filtered(IsGreaterThan(2), vec.begin())
);

filtered_and_transformed end(
    MakeStringOf('*'), 
    filtered(IsGreaterThan(2), vec.end())
);

(尚未)Boost.RangeEx库在这方面很有潜力，因为它允许将两个迭代器组合成单个范围。类似这样：

auto filtered_and_transformed = make_transform_range(
    make_filter_range(vec, _1 > 2),
    construct<std::string>('*', _1)
);
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通过在C++11中使用Boost.Range和Linq，你可以以非常相似的方式编写Linq查询：

std::vector<int> numbers = { 1, 2, 3, 4 };
auto r = LINQ(from(x, numbers) where(x > 2) select(x * x));
for (auto x : r) printf("%i\n", x);

将输出：

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from 和 where 是宏吗？ - CodesInChaos
不，它们不是。唯一的宏是 LINQ 宏。其余部分使用预处理器解析。 - Paul Fultz II
从code inspection来看，“where”是一个“operator()”重载，给定了一个完美转发的“Range&& r”和“Predicate p”。从那里开始，就交给了Boost.Range，等等。 - mwpowellhtx
Linq的链接现在似乎是https://github.com/pfultz2/Linq/。 - Кое Кто
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这是另一种与boost和stl算法简单包装的替代方案，因此您将获得这些实现的所有性能优势。
它的工作原理如下：
std::vector<int> xs;
auto count = from(xs)
   .select([](int x){return x*x;})
   .where([](int x){return x > 16;})
   .count();
auto xs2 = from(xs)
   .select([](int x){return x*x;})
   .to<std::vector<int>>();

请注意，一些方法会返回一个空范围的代理，例如：
std::vector<int> xs;
auto max = from(xs)
   .select([](int x){return x*x;})
   .where([](int x){return x > 16;})
   .max()
   .value_or(0);
干得好，但还有几点需要注意：void for_each(...){ return ...; }听起来不太对，而且每当你有auto x(...) -> decltype(some long expression)并且你需要在x内重用该类型（比如说select、reverse、take等），只需使用decltype(x(...))并传递所有参数，这样做会更加简洁。另外，你应该使用to<T>而不是to_vector。 :) - Xeo
Xeo：另一个问题是，.max().get_value_or(0) 会导致编译器警告，因为 max() 返回一个 boost::optional<const int&> 而 0 是一个右值。有什么想法解决这个问题吗？你认为忽略它是否安全，因为它立即返回？ - ronag
Xeo：我们可以考虑使用代理类型boost::optional<value_or_ref<value_type>>来代替boost::optional<const value_type&>，您觉得呢？ - ronag
Xeo：如何创建只包含一个元素的 linq_range？ - ronag
用另一个类first_or替换了 boost::optional，解决了这个问题。 - ronag
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就我个人而言，我有时会使用cpplinq。它非常不错。它并不试图成为LINQ的完美翻译，保持了足够的C++特性，使其本身非常强大。此外，除了符合C++11标准之外，您不需要任何依赖项。只要您能接受这一点，您就可以使用cpplinq。

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