std::tuple 是如何实现的？

Question

我想知道如何在 C++0x 的标准库中实现元组。我尝试阅读 libstdc++ 手册中的描述，然后阅读 模板列表，但很难理解它是如何工作的，尤其是在阅读代码时。

有人可以用几句话向我解释元组实现的想法吗？我想知道这一点，因为我考虑在我的代码中使用元组，我想了解它是如何工作的以及它带来了什么类型的开销（仅延长编译时间，在内存上执行许多复制操作，在构造函数中执行许多其他函数， ETC。）。

原文由 Goofy 发布，翻译遵循 CC BY-SA 4.0 许可协议

Answer 1

实现元组的一种方法是使用多重继承。元组元素由叶类持有，元组类本身继承自多个叶。在伪代码中：

 template<typename T0, typename T1, ..., typename Tn>
class PseudoTuple : TupleLeaf<0, T0>, TupleLeaf<1, T1>, ..., TupleLeaf<n, Tn> {
   ...
};

每个叶子都有一个索引，因此即使它们包含的类型相同，每个基类也变得唯一，因此我们可以使用简单的 static_cast 访问第 n 个 元素：

 static_cast<TupleLeaf<0, T0>*>(this);
// ...
static_cast<TupleLeaf<n, Tn>*>(this);

我在这里写了关于这个“平面”元组实现的详细解释： C++11 元组实现细节（第 1 部分）

原文由 mitchnull 发布，翻译遵循 CC BY-SA 3.0 许可协议

Answer 2

元组通常实现为编译时链表。

代码通过模板语法有点混淆，但通常存在以下元素：

1. 带有头尾元素的类链（cons-elements）
2. 一个空的尾部实例来指示列表的结尾。
3. 递归代码将列表遍历到某个索引，实现为递归模板实例化（在编译时实例化）。

C++03 中存在合理的实现（例如 boost）。

正如 Motti 所提到的，可变参数模板允许无限数量的元素。

成本通常是编译时间。复制构造函数可能会在初始化期间（最多 1 个）以及复制元组本身时被调用。

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