c ++ 11的序列压缩函数？

Question

使用新的基于范围的 for 循环，我们可以编写如下代码

for(auto x: Y) {}

哪个 IMO 是（例如）巨大的改进

for(std::vector<int>::iterator x=Y.begin(); x!=Y.end(); ++x) {}

它可以用来循环两个同时的循环，比如 Python 的 zip 函数吗？对于不熟悉 Python 的人，代码：

Y1 = [1,2,3]
Y2 = [4,5,6,7]
for x1,x2 in zip(Y1,Y2):
    print x1,x2

作为输出(1,4) (2,5) (3,6)

Answer 1

警告： 如果输入容器的长度不同（可能会崩溃或迭代结束）。

---

从 Boost 1.56.0（2014 年 8 月 7 日）开始，您可以 use boost::combine（该功能存在于早期版本中但未记录）：

#include <boost/range/combine.hpp>
#include <vector>
#include <list>
#include <string>

int main() {
    std::vector<int> a {4, 5, 6};
    double b[] = {7, 8, 9};
    std::list<std::string> c {"a", "b", "c"};
    for (auto tup : boost::combine(a, b, c, a)) {    // <---
        int x, w;
        double y;
        std::string z;
        boost::tie(x, y, z, w) = tup;
        printf("%d %g %s %d\n", x, y, z.c_str(), w);
    }
}

这会打印出来

4 7 一 4 5 8 乙 5 6 9 c 6

---

在早期版本中，您可以像这样自己定义一个范围：

#include <boost/iterator/zip_iterator.hpp>
#include <boost/range.hpp>

template <typename... T>
auto zip(T&&... containers) -> boost::iterator_range<boost::zip_iterator<decltype(boost::make_tuple(std::begin(containers)...))>>
{
    auto zip_begin = boost::make_zip_iterator(boost::make_tuple(std::begin(containers)...));
    auto zip_end = boost::make_zip_iterator(boost::make_tuple(std::end(containers)...));
    return boost::make_iterator_range(zip_begin, zip_end);
}

用法相同。

Answer 2

std::transform 可以轻松做到这一点：

std::vector<int> a = {1,2,3,4,5};
std::vector<int> b = {1,2,3,4,5};
std::vector<int>c;
std::transform(a.begin(),a.end(), b.begin(),
               std::back_inserter(c),
               [](const auto& aa, const auto& bb)
               {
                   return aa*bb;
               });
for(auto cc:c)
    std::cout<<cc<<std::endl;

如果第二个序列较短，我的实现似乎给出了默认的初始化值。

Answer 3

所以我之前无聊时写了这个zip，我决定发布它，因为它与其他的不同之处在于它不使用boost并且看起来更像c++ stdlib。

template <typename Iterator>
    void advance_all (Iterator & iterator) {
        ++iterator;
    }
template <typename Iterator, typename ... Iterators>
    void advance_all (Iterator & iterator, Iterators& ... iterators) {
        ++iterator;
        advance_all(iterators...);
    } 
template <typename Function, typename Iterator, typename ... Iterators>
    Function zip (Function func, Iterator begin, 
            Iterator end, 
            Iterators ... iterators)
    {
        for(;begin != end; ++begin, advance_all(iterators...))
            func(*begin, *(iterators)... );
        //could also make this a tuple
        return func;
    }

使用示例：

int main () {
    std::vector<int> v1{1,2,3};
    std::vector<int> v2{3,2,1};
    std::vector<float> v3{1.2,2.4,9.0};
    std::vector<float> v4{1.2,2.4,9.0};
     zip (
            [](int i,int j,float k,float l){
                std::cout << i << " " << j << " " << k << " " << l << std::endl;
            },
            v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v3.begin(),v4.begin());
}

Answer 4

您可以使用基于boost::zip_iterator 的解决方案。创建一个虚假的容器类，维护对容器的引用，并从 begin 和 end 成员函数返回 zip_iterator。现在你可以写了

for (auto p: zip(c1, c2)) { ... }

示例实现（请测试）：

#include <iterator>
#include <boost/iterator/zip_iterator.hpp>

template <typename C1, typename C2>
class zip_container
{
    C1* c1; C2* c2;

    typedef boost::tuple<
        decltype(std::begin(*c1)), 
        decltype(std::begin(*c2))
    > tuple;

public:
    zip_container(C1& c1, C2& c2) : c1(&c1), c2(&c2) {}

    typedef boost::zip_iterator<tuple> iterator;

    iterator begin() const
    {
         return iterator(std::begin(*c1), std::begin(*c2));
    }

    iterator end() const
    {
         return iterator(std::end(*c1), std::end(*c2));
    }
};

template <typename C1, typename C2>
zip_container<C1, C2> zip(C1& c1, C2& c2)
{
    return zip_container<C1, C2>(c1, c2);
}

我将可变参数版本留给读者作为一个很好的练习。

Answer 5

参见<redi/zip.h> 了解zip 函数，该函数与range-base for 一起使用并接受任意数量的范围，可以是右值或左值，并且可以是不同的长度（迭代将在最短的末尾停止范围）。

std::vector<int> vi{ 0, 2, 4 };
std::vector<std::string> vs{ "1", "3", "5", "7" };
for (auto i : redi::zip(vi, vs))
  std::cout << i.get<0>() << ' ' << i.get<1>() << ' ';

打印0 1 2 3 4 5

Answer 6

与range-v3:

#include <range/v3/all.hpp>
#include <vector>
#include <iostream>

namespace ranges {
    template <class T, class U>
    std::ostream& operator << (std::ostream& os, common_pair<T, U> const& p)
    {
      return os << '(' << p.first << ", " << p.second << ')';
    }
}

using namespace ranges::v3;

int main()
{
    std::vector<int> a {4, 5, 6};
    double b[] = {7, 8, 9};
    std::cout << view::zip(a, b) << std::endl; 
}

输出：

[(4, 7),(5, 8),(6, 9)]

Answer 7

如果您喜欢运算符重载，这里有三种可能性。前两个分别使用std::pair<>和std::tuple<>作为迭代器；第三个将此扩展到基于范围的for。请注意，并不是每个人都会喜欢这些运算符的定义，因此最好将它们保存在单独的命名空间中，并在您要使用它们的函数（不是文件！）中使用 using namespace。

#include <iostream>
#include <utility>
#include <vector>
#include <tuple>

// put these in namespaces so we don't pollute global
namespace pair_iterators
{
    template<typename T1, typename T2>
    std::pair<T1, T2> operator++(std::pair<T1, T2>& it)
    {
        ++it.first;
        ++it.second;
        return it;
    }
}

namespace tuple_iterators
{
    // you might want to make this generic (via param pack)
    template<typename T1, typename T2, typename T3>
    auto operator++(std::tuple<T1, T2, T3>& it)
    {
        ++( std::get<0>( it ) );
        ++( std::get<1>( it ) );
        ++( std::get<2>( it ) );
        return it;
    }

    template<typename T1, typename T2, typename T3>
    auto operator*(const std::tuple<T1, T2, T3>& it)
    {
        return std::tie( *( std::get<0>( it ) ),
                         *( std::get<1>( it ) ),
                         *( std::get<2>( it ) ) );
    }

    // needed due to ADL-only lookup
    template<typename... Args>
    struct tuple_c
    {
        std::tuple<Args...> containers;
    };

    template<typename... Args>
    auto tie_c( const Args&... args )
    {
        tuple_c<Args...> ret = { std::tie(args...) };
        return ret;
    }

    template<typename T1, typename T2, typename T3>
    auto begin( const tuple_c<T1, T2, T3>& c )
    {
        return std::make_tuple( std::get<0>( c.containers ).begin(),
                                std::get<1>( c.containers ).begin(),
                                std::get<2>( c.containers ).begin() );
    }

    template<typename T1, typename T2, typename T3>
    auto end( const tuple_c<T1, T2, T3>& c )
    {
        return std::make_tuple( std::get<0>( c.containers ).end(),
                                std::get<1>( c.containers ).end(),
                                std::get<2>( c.containers ).end() );
    }

    // implement cbegin(), cend() as needed
}

int main()
{
    using namespace pair_iterators;
    using namespace tuple_iterators;

    std::vector<double> ds = { 0.0, 0.1, 0.2 };
    std::vector<int   > is = {   1,   2,   3 };
    std::vector<char  > cs = { 'a', 'b', 'c' };

    // classical, iterator-style using pairs
    for( auto its  = std::make_pair(ds.begin(), is.begin()),
              end  = std::make_pair(ds.end(),   is.end()  ); its != end; ++its )
    {
        std::cout << "1. " << *(its.first ) + *(its.second) << " " << std::endl;
    }

    // classical, iterator-style using tuples
    for( auto its  = std::make_tuple(ds.begin(), is.begin(), cs.begin()),
              end  = std::make_tuple(ds.end(),   is.end(),   cs.end()  ); its != end; ++its )
    {
        std::cout << "2. " << *(std::get<0>(its)) + *(std::get<1>(its)) << " "
                           << *(std::get<2>(its)) << " " << std::endl;
    }

    // range for using tuples
    for( const auto& d_i_c : tie_c( ds, is, cs ) )
    {
        std::cout << "3. " << std::get<0>(d_i_c) + std::get<1>(d_i_c) << " "
                           << std::get<2>(d_i_c) << " " << std::endl;
    }
}

Answer 8

我独立遇到了同样的问题，不喜欢上述任何一种语法。所以，我有一个简短的头文件，它与 boost zip_iterator 基本相同，但有一些宏使语法更适合我：

https://github.com/cshelton/zipfor

例如你可以这样做

vector<int> a {1,2,3};
array<string,3> b {"hello","there","coders"};

zipfor(i,s eachin a,b)
    cout << i << " => " << s << endl;

主要的语法糖是我可以命名每个容器中的元素。我还包括一个“mapfor”，它做同样的事情，但用于地图（命名元素的“.first”和“.second”）。

Answer 9

// declare a, b
BOOST_FOREACH(boost::tie(a, b), boost::combine(list_of_a, list_of_b)){
    // your code here.
}

Answer 10

如果你有一个兼容 C++14 的编译器（例如 gcc5），你可以使用 Ryan Haining 的 cppitertools 库中提供的 zip，这看起来很有前途：

array<int,4> i{{1,2,3,4}};
vector<float> f{1.2,1.4,12.3,4.5,9.9};
vector<string> s{"i","like","apples","alot","dude"};
array<double,5> d{{1.2,1.2,1.2,1.2,1.2}};

for (auto&& e : zip(i,f,s,d)) {
    cout << std::get<0>(e) << ' '
         << std::get<1>(e) << ' '
         << std::get<2>(e) << ' '
         << std::get<3>(e) << '\n';
    std::get<1>(e)=2.2f; // modifies the underlying 'f' array
}

Answer 11

对于C++ stream processing library，我正在写我正在寻找一种不依赖第三方库并且可以与任意数量的容器一起使用的解决方案。我最终得到了这个解决方案。它类似于使用 boost 的公认解决方案（如果容器长度不相等，也会导致未定义的行为）

#include <utility>

namespace impl {

template <typename Iter, typename... Iters>
class zip_iterator {
public:
  using value_type = std::tuple<const typename Iter::value_type&,
                                const typename Iters::value_type&...>;

  zip_iterator(const Iter &head, const Iters&... tail)
      : head_(head), tail_(tail...) { }

  value_type operator*() const {
    return std::tuple_cat(std::tuple<const typename Iter::value_type&>(*head_), *tail_);
  }

  zip_iterator& operator++() {
    ++head_; ++tail_;
    return *this;
  }

  bool operator==(const zip_iterator &rhs) const {
    return head_ == rhs.head_ && tail_ == rhs.tail_;
  }

  bool operator!=(const zip_iterator &rhs) const {
    return !(*this == rhs);
  }

private:
  Iter head_;
  zip_iterator<Iters...> tail_;
};

template <typename Iter>
class zip_iterator<Iter> {
public:
  using value_type = std::tuple<const typename Iter::value_type&>;

  zip_iterator(const Iter &head) : head_(head) { }

  value_type operator*() const {
    return value_type(*head_);
  }

  zip_iterator& operator++() { ++head_; return *this; }

  bool operator==(const zip_iterator &rhs) const { return head_ == rhs.head_; }

  bool operator!=(const zip_iterator &rhs) const { return !(*this == rhs); }

private:
  Iter head_;
};

}  // namespace impl

template <typename Iter>
class seq {
public:
  using iterator = Iter;
  seq(const Iter &begin, const Iter &end) : begin_(begin), end_(end) { }
  iterator begin() const { return begin_; }
  iterator end() const { return end_; }
private:
  Iter begin_, end_;
};

/* WARNING: Undefined behavior if iterator lengths are different.
 */
template <typename... Seqs>
seq<impl::zip_iterator<typename Seqs::iterator...>>
zip(const Seqs&... seqs) {
  return seq<impl::zip_iterator<typename Seqs::iterator...>>(
      impl::zip_iterator<typename Seqs::iterator...>(std::begin(seqs)...),
      impl::zip_iterator<typename Seqs::iterator...>(std::end(seqs)...));
}

Answer 12

Boost.Iterators 有 zip_iterator 您可以使用（文档中的示例）。它不适用于 range for，但您可以使用 std::for_each 和 lambda。

Answer 13

这是一个不需要提升的简单版本。它不会特别有效，因为它会创建临时值，并且它不会泛化除列表以外的容器，但它没有依赖关系，它解决了最常见的压缩情况。

template<class L, class R>
std::list< std::pair<L,R> >  zip(std::list<L> left, std::list<R> right)
{
auto l = left.begin();
auto r = right.begin();
std::list< std::pair<L,R> > result;
  while( l!=left.end() && r!=right.end() )
    result.push_back( std::pair<L,R>( *(l++), *(r++) ) );
  return result;
}

虽然其他版本更灵活，但使用列表运算符的目的通常是制作一个简单的单行符。这个版本的好处是常见的情况很简单。