C++：将结构体特征作为参数传递到函数中

Question

首先，我想说这是我在stackOverflow上提出的第一个问题，如果表述不清楚，请见谅。

我的问题涉及在函数内部参数化地引用结构体特征。我使用C++语言。

我真正想要实现的是，能够根据给定的参数对一个包含结构体对象（或类对象）的向量进行排序。

我还希望通过模板来指定结构体的类型，因此一些处理特定情况的方法可能不适用于通用情况。

我将展示一个简单的例子，以说明我的意思。

假设我有一个名为“human”的结构体，其中包括“age”、“height”和“weight”等特征。

同时，假设我有一个名为“mankind”的“human”对象向量。

在这里，我想创建一个函数，根据我传递的参数，能够输出每个元素的年龄、身高或体重。

下面的代码显然行不通。我想请问正确的做法是什么。

struct human{
    int age;
    int height;
    int weight;
};

void show(vector<human> &elements, int value){
    for (int i=0; i<elements.size(); i++)
        cout << elements[i].value << endl;
}

int main{
    ...
    vector<human> mankind;
    ...
    show(mankind, age);
    show(mankind, height);
    show(mankind, weight);
    ...
    return 0;
}

我想指出，这个例子是一个非常简单的情况。当然，如果我为每个功能制作单独的函数或者使用一种聪明的方法，比如将字符串“age”、“height”或“weight”作为参数传递，检查它并为每个参数设置完全不同的情况，那么我可以使这个工作成功。

然而，在问题的一般情况下，这样的变通方法不起作用，特别是如果我有许多不同类型的结构体（通过template T和vector< T >传递），以及许多功能。

- New Guy

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关于排序：在这里。 - jrok

但我必须说，在C#中使用LINQ操作非常容易 ;) - Alex Rivas

Answer 1

有一种方法可以做到这一点，那就是使用指向成员的指针，这是C++的一个功能，它允许您创建指针，引用struct或class的特定字段。

这里的语法可能看起来有点吓人，但实际上并不太难。例如，以下是如何获取指向human结构体的height字段的指针：

int human::* ptr = &human::height;

在这里，语法int human::* ptr的意思是：

1. 它是指向human类型内部某个东西的指针；
2. 具体来说，它是指向一个int数据成员的指针；和
3. 该数据成员是height字段。

一旦你有了这个指针，你就可以将它与human结构组合起来，只隔离出该成员，如下所示：

human agatha;
cout << agatha.*ptr << endl;

在这里，.* 运算符表示“提取由 ptr 指向的字段”。

对于您的情况，您可以像这样组合内容：

void show(vector<human> &elements, int human::* value){
    for (int i=0; i<elements.size(); i++)
        cout << elements[i].*value << endl;
}

int main{
    ...
    vector<human> mankind;
    ...
    show(mankind, &human::age);
    show(mankind, &human::height);
    show(mankind, &human::weight);
    ...
    return 0;
}

- templatetypedef

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我同意，成员函数指针是C++在这里处理事情的方式。 - user3344003

谢谢！这正是我所需要的。运行得非常完美。 - New Guy

Answer 2

我更喜欢使用lambda方法解决这个问题。如果函数不知道将要打印什么，只有调用代码，则可以将一个包含要打印内容的lambda传递给函数。这样你就可以使函数完全通用，例如：

template <typename T, typename Func>
void show(vector<T> const& elements, Func f){
    for (auto const& e : elements)
        cout << f(e)<< endl;
}

然后你可以像这样调用它：

show(mankind, [](auto const& e){return e.age;});
show(mankind, [](auto const& e){return e.height;});
show(mankind, [](auto const& e){return e.weight;});

如果需要按顺序显示此成员，则可以在调用std::sort时利用lambda表达式，例如：

template <typename T, typename Func>
void show(vector<T>& elements, Func f){
    std::sort(elements.begin(), elements.end(), [=](auto const& lhs, auto const& rhs){return f(lhs) < f(rhs);});
    for (auto const& e : elements)
        cout << f(e)<< endl;
}

因此，要打印的元素用于对向量进行排序并打印元素。

- NathanOliver

Answer 3

以下是对其他答案的想法和改进：

1）如果您的结构包含不同类型的成员，您将不得不为每种类型重载使用成员指针的所有函数。或者您可以使用模板，如下所示：

#include <vector>
#include <iostream>

struct human{
    int age;
    int height;
    float weight;
};

template<typename T>
void show(std::vector<human> &elements,  T human::* value){
    for (int i=0; i<elements.size(); i++)
        std::cout << elements[i].*value << std::endl;
} 

2) 我认为Lambda方法更加灵活，因为它允许您使用组合特性，在实际应用中可能非常有用：

// body-mass-index
auto bmi = [](const human& e) { return e.height / (e.weight * e.weight); };

show(mankind, bmi);

3) 此外，lambda方法允许您操作功能以进行排序、筛选等操作：

auto inverse = [](auto func) {
    return [=](const human& e) { return -func(e);};
};

template<typename T, typename Func>
void sort(std::vector<T> &elements, Func f) {
    std::sort(elements.begin(), elements.end(), [=](auto const &lhs, auto const &rhs) { return f(lhs) < f(rhs); });
}

sort(mankind, inverse(bmi));

4) Lambda方法允许您在调用站点上使用完全指定的语法，如果将lambda放入全局变量中（请参见上面的bmi示例）。

5) 从C++14开始，我们拥有通用lambda，因此您可以将lambda重用于多种不同类型的结构体。

- florestan