使用带有std :: fill等算法的emplace

Posted 2021-04-01

我使用了vector::emplace_back以避免在填充矢量时构造时间对象。这里有一个简化版本：

class Foo {
public:
    Foo(int i, double d) : i_(i), d_(d) {}
    /* ... */
};

std::vector<Foo> v;
v.reserve(10);
for (int i = 0; i < 10; i++)
    v.emplace_back(1, 1.0);

但我想用std::fill_n代替：

v.reserve(10);
std::fill_n(std::back_inserter(v), 10, Foo(1, 1.0));

通过这种方式，将创建临时副本。在这种情况下我不知道如何使用emplace。我想我需要像std::back_emplacer这样的东西，但我找不到这样的东西。这是C ++ 11的一部分，但还没有在GCC中实现？如果它不是C ++ 11的一部分，还有其他方法吗？

答案

通常使用元组来简化传递可变数量的项目（在这种情况下，参数转发到emplace_back），使用a little technique将元组解包回来。因此，可以通过要求用户使用元组工厂函数（back_emplacer，std::make_tuple，std::tie之一）来编写std::forward_as_tuple实用程序，这是有意义的：

#include <type_traits>
#include <tuple>

// Reusable utilites

template<typename T>
using RemoveReference = typename std::remove_reference<T>::type;
template<typename T>
using Bare = typename std::remove_cv<RemoveReference<T>>::type;

template<typename Out, typename In>
using WithValueCategoryOf = typename std::conditional<
    std::is_lvalue_reference<In>::value
    ,  typename std::add_lvalue_reference<Out>::type
    , typename std::conditional<
        std::is_rvalue_reference<Out>::value
        , typename std::add_rvalue_reference<Out>::type
        , Out
    >::type
>::type;

template<int N, typename Tuple>
using TupleElement = WithValueCategoryOf<
    typename std::tuple_element<N, RemoveReference<Tuple>>::type
    , Tuple
>;  

// Utilities to unpack a tuple
template<int... N>
struct indices {
    using next = indices<N..., sizeof...(N)>;
};

template<int N>
struct build_indices {
    using type = typename build_indices<N - 1>::type::next;
};
template<>
struct build_indices<0> {
    using type = indices<>;
};

template<typename Tuple>
constexpr
typename build_indices<std::tuple_size<Bare<Tuple>>::value>::type
make_indices() { return {}; }

template<typename Container>
class back_emplace_iterator {
public:
    explicit back_emplace_iterator(Container& container)
        : container(&container)
    {}  

    template<
        typename Tuple
        // It's important that a member like operator= be constrained
        // in this case the constraint is delegated to emplace,
        // where it can more easily be expressed (by expanding the tuple)   
        , typename = decltype( emplace(std::declval<Tuple>(), make_indices<Tuple>()) )
    >
    back_emplace_iterator& operator=(Tuple&& tuple)
    {
        emplace(*container, std::forward<Tuple>(tuple), make_indices<Tuple>());

        return *this;
    }

    template<
        typename Tuple
        , int... Indices  
        , typename std::enable_if<
            std::is_constructible<
                typename Container::value_type
                , TupleElement<Indices, Tuple>...
            >::value
            , int
        >::type...
    >
    void emplace(Tuple&& tuple, indices<Indices...>)
    {
        using std::get;
        container->emplace_back(get<Indices>(std::forward<Tuple>(tuple))...);
    }

    // Mimic interface of std::back_insert_iterator
    back_emplace_iterator& operator*() { return *this; }
    back_emplace_iterator& operator++() { return *this; }
    back_emplace_iterator operator++(int) { return *this; }

private:
    Container* container;  
};

template<typename Container>
back_emplace_iterator<Container> back_emplacer(Container& c)
{ return back_emplace_iterator<Container> { c }; }

代码的演示是available。在你的情况下你想要调用std::fill_n(back_emplacer(v), 10, std::forward_as_tuple(1, 1.0));（std::make_tuple也可以接受）。你还需要通常的迭代器来完成这个功能 - 我推荐使用Boost.Iterators。

但我必须强调的是，当与std::fill_n一起使用时，这样的实用程序并没有带来太多。在你的情况下，它将保存临时Foo的构造，有利于一个参考元组（如果你使用std::make_tuple值的元组）。我让它留给读者找到一些其他算法，其中back_emplacer将是有用的。

另一答案

你是对的，标准中没有back_emplacer。你可以完全自己写一个，但是为了什么？

当你调用emplace_back时，你必须提供构造函数（任何构造函数）的参数：例如vec.emplace_back(1, 2)。但是，您不能随意在C ++中传递参数元组，因此back_emplacer将仅限于一元构造函数。

在fill_n的情况下，您提供了一个将被复制的参数，然后back_inserter和back_emplacer将使用相同的参数调用相同的复制构造函数。

请注意，有generate和generate_n算法来构建新元素。但同样，任何临时副本都可能被省略。

因此，我认为对back_emplacer的需求相当轻，主要是因为语言不支持多个返回值。

编辑

如果你看下面的评论，你会发现使用std::forward_as_tuple和std::is_constructible的组合可以编写一个back_emplacer机制。感谢Luc Danton的突破。

另一答案

class Foo {
public:
  Foo(int i, double d) : i_(i), d_(d) {}
};

std::vector<Foo> v;
v.reserve(10);
std::generate_n(std::back_inserter(v), 10, [&]()->Foo{ return {1, 1.0}; });

RVO允许将函数的返回值直接省略到将要存储的位置。

虽然逻辑上是临时创建，但实际上并没有创建临时。并且您可以访问周围范围中的所有变量来决定如何创建元素，而不仅仅是常量，如果需要的话。

另一答案

不会有任何“临时副本”。只有一个临时的，你传递给fill_n的那个。它将被复制到每个值中。

即使有一个back_emplacer，你会怎么称呼它？函数的emplace家族采用构造函数参数; fill_n将一个对象复制到迭代器中。

另一答案

我已经看到@ LucDanton上面的回答（https://stackoverflow.com/a/12131700/1032917），我仍然看不到使代码过于复杂的问题（除了它在2012年写回来的事实，但即使考虑到......）。无论如何，我发现以下代码与Luc的功能相同：

template <typename Container>
class back_emplace_iterator
{
public:
    explicit back_emplace_iterator(Container & container)
        : container(std::addressof(container))
    {}

    template <typename... Args>
    back_emplace_iterator & operator=(Args &&... args)
    {
        static_assert(std::is_constructible_v<typename Container::value_type, Args...>, "should be constructible");

        assert(container);
        container->emplace_back(std::forward<Args>(args)...);

        return *this;
    }

    // Mimic interface of std::back_insert_iterator
    back_emplace_iterator & operator*()
    {
        return *this;
    }
    back_emplace_iterator & operator++()
    {
        return *this;
    }
    back_emplace_iterator operator++(int)
    {
        return *this;
    }

private:
    Container * container;
};

template <typename Container>
back_emplace_iterator<Container> back_emplacer(Container & c)
{
    return back_emplace_iterator<Container>{c};
}

使用C ++ 17中的CTAD，您甚至可以摆脱back_emplacer并编写back_emplace_iterator(my_container)而无需显式提供模板参数。

另一答案

我最近向愚蠢的库提交了一个emplace_iterator类和相关的实用程序函数。我相信它解决了原始问题并支持自动解压缩传递给std::tuple的operator=参数。

编辑：更新链接：https://github.com/facebook/folly/blob/master/folly/container/Iterator.h

class Widget { Widget(int, int); };

std::vector<Widget> makeWidgets(const std::vector<int>& in) {
  std::vector<Widget> out;
  std::transform(
      in.begin(),
      in.end(),
      folly::back_emplacer(out),
      [](int i) { return folly::make_emplace_args(i, i); });
  return out;
}

folly::make_emplace_args类似于std::make_tuple，但导致其参数完美转发给Widget构造函数。 （std::make_tuple和类似的可能导致额外的副本，并且不保留左值与右值类型。）在这个具体的例子中，使用std::make_tuple会产生相同的效果。