在 C++ 中创建嵌套列表的最佳方法是啥？

Posted 2023-03-31

【中文标题】在 C++ 中创建嵌套列表的最佳方法是啥？

【英文标题】：What is the best way to make a nested list in C++?在 C++ 中创建嵌套列表的最佳方法是什么？

【发布时间】：2021-07-21 05:03:23

【问题描述】：

对于懂 Python 的人来说，最好的方式来解释我想要的是类比：

[1, [2, 3], 4, [5, [6]], 7]

显然，我可以实现 my own class (template) 来做到这一点，但如果标准库已经发明了这个***，我想避免 重新 - 发明它（或至少，避免将我半生不熟的重新发明版本放在我的项目中）。

【问题讨论】：

“最佳方式”似乎我们应该根据意见关闭。你只想要std::list<std::any>吗？

您有什么要求？你对“最好”的定义是什么？看来你已经有了实现，有什么问题？

来一个实际的例子来说明你为什么想要这个怎么样？上面的建议基本上是为您提供您所要求的，但这不是 C++ 中通常使用 的那种东西。 Pythonic 技术和数据结构往往不能很好地转换为 C++。

这是tree 的int 吗？

请根据您的要求提供一个真实世界的场景。详细说明您的要求。

【参考方案1】：

在底层，python 列表是一个动态重新分配的数组，即与std::vector 相同的东西，它的元素是动态的，即与std::any 相同的东西。所以这段代码最直接的类似物是

using p = std::vector<std::any>;

auto myList = p  1, p  2, 3 , 4, p  5, p  6  , 7;

【讨论】：

不错！我什么都不知道。但是，如果我希望所有“叶子”元素都属于同一类型（例如 int）怎么办？

@allyourcode 你说的是树吗？

@allyourcode：那么你所做的实际上与你引用的 python 示例非常不同，因为 python 也可以让你编写类似 [1.0, [ 2, 3], "四", [lambda x: 5, [6]], 7].

@allyourcode：也就是说，这是一个完全不同的问题

@allyourcode 的主要问题是：您是否关心在数组中嵌套数组的可能性，还是能够存储每种可能的类型（或两者兼而有之？）。因为有很多选项取决于您的确切要求：例如已经提到std::any，std::variant 也可以在这里工作。但在我看来，您正在寻找像树/图这样的自定义数据结构。如果是这样，您可以尝试boost。或者，根据您的具体要求，也许只需要std::(multi)set 就可以了。

【参考方案2】：

因此，您的值的类型将包含 int 或相同类型的值向量。

这可以通过std::variant 来实现，该结构允许类型的递归性质（以及一个允许使用所需语法对其进行初始化的构造函数）

template<typename T>
struct nested_list : std::variant<std::vector<nested_list<T>>, T> 
    using std::variant<std::vector<nested_list<T>>, T>::variant;

    nested_list(std::initializer_list<nested_list> ilist)
        : std::variant<std::vector<nested_list<T>>, T>(
              std::in_place_index<0>, ilist) 

    // You can also add some helper methods like "get_vector", "is_vector", etc.
;

使用示例：

template<typename T>
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const nested_list<T>& lst) 
    if (auto* v = std::get_if<0>(&lst)) 
        os << '';
        bool first = true;
        for (const auto& child : *v) 
            if (first) first = false;
            else os << ", ";
            os << child;
        
        os << '';
     else if (auto* e = std::get_if<1>(&lst)) 
        os << *e;
     else 
        os << "<valueless by exception>";
    
    return os;


int main() 
    nested_list<int> x = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7;
    std::cout << x << '\n';

【讨论】：

哇！我很惊讶您可以让nested_list 继承自nested_list 派生的东西！对我来说，这是解决方案的主要关键。

我一直在尝试学习变体。我理解基本概念，但像 in_place_index 这样的东西让我感到困惑。我猜你说的是使用第一个（即两个中的索引 0）可能的类型，即 vector<...> ？我想这是需要的，否则它可能（或肯定是？）在初始化期间应该选择哪种类型变体不明确？

@allyourcode 你对构造函数的作用是完全正确的。有关更多详细信息，请参阅此en.cppreference.com/w/cpp/utility/variant/variant（特别是第 7 个构造函数）。使用nested_list<int> 不会有歧义，因为int 不能从任何std::initializer_list<T> 构造，但对于某些其他类型可能会产生歧义。