编译时填充数组以外的数据结构？

Question

在 C++ 中，您可以这样做：

static const char * [4] = {
   "One fish",
   "Two fish",
   "Red fish",
   "Blue fish"
};

... 这为您提供了一个很好的只读数组数据结构，它在运行时不需要任何 CPU 周期来初始化，因为所有数据都已为您布置好（在可执行文件的只读内存中）页）由编译器。

但是如果我宁愿使用不同的数据结构而不是数组呢？例如，如果我希望我的数据结构能够通过键快速查找，我必须这样做：

static std::map<int, const char *> map;

int main(int, char **)
{
   map.insert(555, "One fish");
   map.insert(666, "Two fish");
   map.insert(451, "Red fish");
   map.insert(626, "Blue fish");

   [... rest of program here...]
}

...由于地图数据结构在运行时被填充，因此不太优雅且效率较低，即使所有必要的数据在编译时都是已知的，因此（理论上）可以完成这项工作。

我的问题是，在 C++（或 C++11）中有没有办法创建一个只读数据结构（例如地图），其数据完全在编译时设置，因此预先填充并准备就绪在运行时使用，数组的方式可以是什么？

Answer 1

如果您想要地图（或集合），请考虑使用binary tree stored as an array。您可以在调试版本中断言它在运行时已正确排序，但在优化版本中，您可以假设一切都已正确安排，然后可以执行与 std::map 中相同的二进制搜索操作，但使用底层storage 是一个数组。只需编写一个小程序，在将数据粘贴到您的程序之前为您堆放数据。

Answer 2

不容易，不。如果您尝试使用malloc 来执行您的第一个示例，显然它在编译时不起作用。由于每个标准容器都使用new（好吧，std::allocator<T>::allocate()，但我们现在假设它是new），我们不能在编译时这样做。

话虽如此，这取决于你愿意经历多少痛苦，以及你想推迟多少编译时间。您当然不能仅使用标准库功能来做到这一点。另一方面，使用boost::mpl...

#include <iostream>

#include "boost/mpl/map.hpp"
#include "boost/mpl/for_each.hpp"
#include "boost/mpl/string.hpp"
#include "boost/mpl/front.hpp"
#include "boost/mpl/has_key.hpp"

using namespace boost::mpl;

int main()
{
    typedef string<'One ', 'fish'> strone;
    typedef string<'Two ', 'fish'> strtwo;
    typedef string<'Red ', 'fish'> strthree;
    typedef string<'Blue', 'fish'> strfour;

    typedef map<pair<int_<555>, strone>,
        pair<int_<666>, strtwo>,
        pair<int_<451>, strthree>,
        pair<int_<626>, strfour>> m;

    std::cout << c_str<second<front<m>::type>::type>::value << "\n";
    std::cout << has_key<m, int_<666>>::type::value << "\n";
    std::cout << has_key<m, int_<111>>::type::value << "\n";
}

Answer 3

值得一提的是，您的问题源于您使用地图这一事实。 地图经常被过度使用。 地图的替代解决方案是排序的向量/数组。只有在用于存储长度未知的数据或（并且仅在某些情况下）数据频繁更改时，地图才会比地图“更好”。

函数 std::sort, std::lower_bound/std::upper_bound 是你需要的。 如果你可以自己对数据进行排序，你只需要一个函数，lower_bound，数据可以是const。

Answer 4

是的，C++11 允许大括号初始值设定项：

std::map<int, const char *> map = {
  { 555, "One fish" },
  { 666, "Two fish" },
  // etc
};