只有两个成员的 std::pair 和 std::tuple 之间的区别？

Posted 2023-03-25

【中文标题】只有两个成员的 std::pair 和 std::tuple 之间的区别？

【英文标题】：Difference between std::pair and std::tuple with only two members?

【发布时间】：2011-10-04 22:50:54

【问题描述】：

std::pair 和只有两个成员的std::tuple 之间有区别吗？ （除了std::pair 需要两个而且只有两个成员，tuple 可能有更多或更少......）

【参考方案1】：

有一些区别：

标准并不要求std::tuple 永远是standard-layout。如果T 和Y 都是标准布局，则每个std::pair<T, Y> 都是标准布局。

获取pair 的内容比获取tuple 的内容要容易一些。你必须在tuple 的情况下使用函数调用，而pair 的情况只是一个成员字段。

但仅此而已。

【讨论】：

"从一对中取出数据比从一个元组中取出数据要容易一些。有点。"我注意到。 :P 虽然.first 和.second 很方便，但如果代码更改需要第三个（或更多）成员，它们也无济于事。我注意到我倾向于使用std::get，无论在任何Getter中，我都不需要更改所有内容，只需更改数据类型和任何make_pair调用make_tuple调用。

在什么方面成员访问比函数调用更容易？

@Yakk：嗯，我按“。”我的 IDE 会显示一个成员列表。我不认为人们需要说明这一点。

我想知道 c++17 中的结构化绑定是否已经使这个答案的第 1 点和第 2 点无效？如果是这样，请也添加一个 c++17 版本。

@sandthorn：结构化绑定如何使tuple 成为标准布局？

【参考方案2】：

std::tuple 的名称较长（多出一个字符）。更多这些字符是用右手输入的，因此对大多数人来说更容易输入。

也就是说，std::pair 只能有两个值 - 不能是零、一、三或更多。两个值。然而，元组对值的数量几乎没有语义限制。因此，std::pair 是一种更准确、类型安全的类型，可以在您实际想要指定一对值时使用。

【讨论】：

哈哈！太好了，您考虑了它的打字方式！我想指出的是，我输入 'pair' 的速度可能比 'tuple' 快 20% 以上。这是因为我的手交替输入每个字符，即。右轴：p，左轴：a，右轴：i，左轴：r。至少对我来说，我发现这样做更容易！ - 但你仍然可以得到 +1！

"因此，如果您确实想指定一对值，则 std::pair 是一种更准确、类型安全的类型。"类型安全或“准确”，它只是（可以说）更直接地表示意图。

@Arafangion : std::tuple<> 是也是类型安全的（怎么可能不是？），2 在语义上与pair 没有区别。跨度>

"因此，std::pair 是一种更准确的，使用类型安全的类型" 我想任何说英语的人都会认为“pair”和“two”完全是同义词。 :-]

@ildjam：我们在这里分心，但不，它们不是完全的同义词。当您说“两双鞋”时，您的意思是“两双鞋，很可能都是左鞋”，还是“一双鞋”（其中一只总是左，另一只总是右） ?

【参考方案3】：

这是一个非常晚的答案，但请注意，由于std::pair 是使用成员变量定义的，因此无法使用empty base class optimization 优化其大小（first 和second 必须占用不同的地址，即使其中一个或两个都占用是一个空类）。 second_type 的任何对齐要求都会加剧这种情况，因此在最坏的情况下，生成的 std::pair 基本上会是所需大小的两倍。

std::tuple 仅允许通过辅助函数进行访问，因此如果其中一个为空，则它可以从任一类型派生，从而节省开销。至少，GCC 的实现肯定是这样做的……您可以通过标头来验证这一点，但也有 this 作为证据。

【讨论】：

当然C++20 [[no_unique_address]]应该消除std::pair的劣势。

"std::tuple 只允许通过辅助函数访问"，或 C++17 结构化绑定。遗憾的是，这些天这么多合理的 C++ 答案很快就过时了。 :-(

想一想，这个答案其实是错误的。考虑一个T，它是空的并且可以简单地复制。最后一个意味着可以从另一个现有的T 转到memcpy。这将复制一个字节，因为空类型的大小为 1。如果您有 tuple<T, int>，如果您获得对 T 的引用，则可以在其上复制一个字节。如果tuple 优化了T 的存储空间，那么它无疑会与int 重叠。因此，复制该字节部分复制了int，从而破坏了它。

基类不会发生这种情况，因为在什么时候可以对对象执行memcpy 的规则中有明确的规定：如果对象是基类就不行类子对象（注意：这在 C++20 中扩展为 no_unique_address 成员子对象）。 tuple 的成员没有这样的例外。

【参考方案4】：

请注意，在 C++ 17 中，可以使用相同的接口从具有两个元素的对和元组中读取数据。

auto [a, b] = FunctionToReturnPairOrTuple();

无需使用get<> :)

【参考方案5】：

不管怎样，我发现 std::tuple 的 GDB 输出更难阅读。显然，如果您需要 2 个以上的值，则 std::pair 将不起作用，但我确实认为这是支持结构的一点。

【讨论】：

这就是为什么当我在课堂上使用它们时，我将粗线 std::get<0>(tupleName) 包装在一个吸气剂中； GetX() 更容易阅读且更短。它有一个小缺点，如果您忘记将其设置为 const 方法，有人可能会做一些愚蠢的事情：GetX() = 20;。

【参考方案6】：

也许值得注意的是，cppreference 指出：

“一对是具有两个元素的 std::tuple 的特定情况。”

【讨论】：

回顾std::pair's change history 提问时没有出现此文字。历史上最早出现的文字是two years later