创建参考向量的优雅方式

Posted 2023-02-21

【中文标题】创建参考向量的优雅方式

【英文标题】：Elegant way to create a vector of reference

【发布时间】：2018-10-30 18:49:37

【问题描述】：

我有一个 Foo 的向量

vector<Foo> inputs

Foo 是一个结构体，里面有一些分数

struct Foo 
    ...
    float score
    bool winner

现在我想按分数对输入进行排序，只将获胜者分配给前 3 名。但我不想更改原始输入向量。所以我想我需要创建一个参考向量然后对其进行排序？创建参考向量是否合法？有没有一种优雅的方式来做到这一点？

【问题讨论】：

非拥有指针向量会更容易管理

指针向量可能是您正在寻找的。但是根据您的Foo 的大小，简单复制可能会更便宜。如果Foo 真的只是一个浮点数和一个布尔值，那么我建议复制整个向量。

在旁注中，排序对此非常低效。您可以使用简单的“查找最大值”算法在 O(n) 时间内获得前三名。

FWIW，只需几行代码就可以一次完成并持有几个迭代器。这将为您节省 O(N) 空间和 O(logN) 比较。

对不起，我没有说清楚。重点是更新原始输入，而不是找到前 3 个。

【参考方案1】：

这里有两种不同的方式来创建vector<Foo*>：

vector<Foo*> foor; 
for (auto& x:inputs)
   foor.push_back(&x);

vector<Foo*> foob(inputs.size(),nullptr); 
transform(inputs.begin(), inputs.end(), foob.begin(), [](auto&x) return &x;); 

然后您可以使用标准算法来sort 您的指针向量，而无需更改原始向量（如果需要）：

// decreasing order according to score
sort(foob.begin(), foob.end(), [](Foo*a, Foo*b)->bool return a->score>b->score;); 

您最终可以使用for_each_n() 算法（如果是C++17）或简单地使用普通循环来更改前n 个元素。

Online demo

【参考方案2】：

给出的唯一示例代码是针对指针的，仅提到了更适合 IMO 的std::reference_wrapper，没有说明如何在这种情况下使用它。我想解决这个问题！

---

非拥有指针至少有 3 个缺点：

视觉效果，从不得不在使用它们的代码中添加 &、* 和 ->； 实用：如果你想要的只是一个对象的引用，现在你有一个可以从其他指针中减去的东西（可能不相关），增加/减少（如果不是const），做重载决议或转换等的东西——你都不想要。我敢肯定每个人都在嘲笑这个并说'我永远不会犯这样愚蠢的错误'，但你知道，在足够长的时间线上，它会 em>发生了。 以及缺乏自我记录，因为它们没有固有的所有权语义或缺乏所有权。

---

我通常更喜欢std::reference_wrapper，它

清楚地自我记录其纯粹的观察语义， 只能产生对对象的引用，因此没有任何类似指针的陷阱，并且 通过隐式转换为真正的引用类型来回避许多语法问题，从而最大限度地减少可以调用转换（传递给函数、初始化引用、范围-for 等）的运算符噪音......尽管会干扰对auto 的现代偏好——至少在我们得到建议的operator. 或operator auto 之前——并且在其他情况下需要更详细的.get()，或者如果你只是想避免这种不一致。尽管如此，我认为这些皱纹既不比指针的皱纹更糟糕，也不可能是永久性的，因为有各种积极的提议来美化包装器/代理类型的使用。

我会推荐那个或其他词汇课程，尤其是对于公开​​的数据。有针对observer_ptrs 之类的实验性建议，但同样，如果您真的不想要类似指针的行为，那么您应该使用模拟引用的包装器......我们已经有一个那些。

---

所以...接受的答案中的代码可以这样重写（现在使用#includes 和我的格式偏好）：

#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>

// ...

void
modify_top_n(std::vector<Foo>& v, int const n)

    std::vector< std::reference_wrapper<Foo> > tmp v.begin(), v.end() ;

    std::nth_element( tmp.begin(), tmp.begin() + n, tmp.end(),
        [](Foo const& f1, Foo const& f2) return f1.score > f2.score;  );

    std::for_each( tmp.begin(), tmp.begin() + n,
        [](Foo& f) f.winner = true;  );

这利用范围构造函数从实际Foos 的范围中构造reference_wrappers 的范围，并在lambda 参数列表中隐式转换为Foo& 以避免必须执行reference_wrapper.get() （然后我们可以通过. 而不是-> 直接访问不那么混乱的成员。

当然，这可以概括：分解为可重用辅助函数的主要候选者是为任意Foo 构造vector< reference_wrapper<Foo> >，只给定一对Foo 的迭代器。但是我们总是要给读者留一些东西作为练习。 :P

【参考方案3】：

如果您真的不想修改原始向量，则必须将指针或索引向量排序到原始向量中。要回答您的部分问题，没有办法制作参考向量，您不应该这样做。

要查找前三个（或n）元素，您甚至不必对整个向量进行排序。 STL 为您提供std::nth_element（或std::partial_sort，如果您关心顶部元素的顺序），您可以执行以下操作：

void modify_top_n(std::vector<Foo> &v, int n) 
    std::vector<Foo*> tmp(v.size());
    std::transform(v.begin(), v.end(), tmp.begin(), [](Foo &f)  return &f; );

    std::nth_element(tmp.begin(), tmp.begin() + n, tmp.end(),
        [](const Foo* f1, const Foo *f2)  return f1->score > f2->score; );
    std::for_each(tmp.begin(), tmp.begin() + n, [](Foo *f) 
        f->winner = true;
    );

假设向量至少有n 个条目。我使用 for_each 只是因为当你有一个迭代器范围时它更容易，你也可以使用一个 for 循环（或者 for_each_n 如 Christophe 提到的，如果你有 C++17）。

【参考方案4】：

回答关于它的面值的问题：

引用向量（以及它们的内置数组）在 C++ 中是不合法的。以下是数组的规范标准措辞：

不应有对引用的引用，没有引用数组， 并且没有指向引用的指针。

对于向量，向量元素必须是可分配的（而引用不是）这一事实是禁止的。

要获得间接对象的数组或向量，可以使用非拥有指针 (std::vector<int*>)，或者，如果需要非指针访问语法，则可以使用包装器 - std::reference_wrapper。

【参考方案5】：

所以我想我需要创建一个参考向量然后对其进行排序？创建参考向量是否合法？

不，不可能有引用向量。 std::reference_wrapper 用于此目的，或者您可以使用裸指针。

除了 Christophe 展示的两种方式之外，还有一种方式是转换迭代器适配器，它可用于使用 std::partial_sort_copy 将前 3 个指针/引用包装器排序到一个数组中。

转换迭代器只是通过调用函数在赋值时转换输入来调整输出迭代器。不过标准库中没有迭代器适配器，因此您需要自己实现一个，或者使用库。

【讨论】：

迭代器适配器是个好主意，我敢打赌 boost 有类似的东西。

我想了一些关于迭代器适配器的想法，我认为不可能实现，因为std::partial_sort_copy 需要目标范围的随机访问迭代器。前向迭代器（随机访问迭代器也是）要求它们的引用类型正好是 T& 和它们的 operator* 以返回引用类型。

@Pezo (boost) 转换迭代器是随机访问，如果包装的迭代器是随机访问。我认为它应该有效，但我还没有尝试过。

我刚刚尝试过（虽然没有使用 boost 适配器）但失败了。我遇到的一个问题是partial_sort_copy 想要将一个值的本地副本分配给输出迭代器（通过移动），因此即使我们确实获取了该值的地址，它也不会是内部原始值的地址输入向量。