将未知大小的std :: array传递给函数

Question

在C ++ 11中，我将如何编写采用已知类型但大小未知的std :: array的函数（或方法）？

// made up example
void mulArray(std::array<int, ?>& arr, const int multiplier) {
    for(auto& e : arr) {
        e *= multiplier;
    }
}

// lets imagine these being full of numbers
std::array<int, 17> arr1;
std::array<int, 6>  arr2;
std::array<int, 95> arr3;

mulArray(arr1, 3);
mulArray(arr2, 5);
mulArray(arr3, 2);

在搜索过程中，我只发现了使用模板的建议，但是这些建议看起来很混乱（标头中的方法定义），对于我要完成的工作而言，这些建议过多。

有没有一种简单的方法可以像使用普通C样式数组那样进行这项工作？

Answer 1

有没有一种简单的方法可以像使用普通C样式数组那样进行这项工作？

否。除非您将函数设为函数模板 （或使用其他类型的容器，如问题注释中建议的std::vector ，否则您实际上无法做到这一点：

template<std::size_t SIZE>
void mulArray(std::array<int, SIZE>& arr, const int multiplier) {
    for(auto& e : arr) {
        e *= multiplier;
    }
}

这是一个生动的例子 。

Answer 2

array的大小是type的一部分 ，因此您无法完全执行所需的操作。 有两种选择。

首选采用一对迭代器：

template <typename Iter>
void mulArray(Iter first, Iter last, const int multiplier) {
    for(; first != last; ++first) {
        *first *= multiplier;
    }
}

或者，使用vector而不是数组，它允许您在运行时存储大小，而不是将其作为类型的一部分：

void mulArray(std::vector<int>& arr, const int multiplier) {
    for(auto& e : arr) {
        e *= multiplier;
    }
}

Answer 3

我在下面尝试过，它只是为我工作。

#include <iostream>
#include <array>

using namespace std;

// made up example
void mulArray(auto &arr, const int multiplier) 
{
    for(auto& e : arr) 
    {
        e *= multiplier;
    }
}

void dispArray(auto &arr)
{
    for(auto& e : arr) 
    {
        std::cout << e << " ";
    }
    std::cout << endl;
}

int main()
{

    // lets imagine these being full of numbers
    std::array<int, 7> arr1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
    std::array<int, 6> arr2 = {2, 4, 6, 8, 10, 12};
    std::array<int, 9> arr3 = {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};

    dispArray(arr1);
    dispArray(arr2);
    dispArray(arr3);

    mulArray(arr1, 3);
    mulArray(arr2, 5);
    mulArray(arr3, 2);

    dispArray(arr1);
    dispArray(arr2);
    dispArray(arr3);

    return 0;
}

输出：

1 2 3 4 5 6 7

2 4 6 8 10 12

1 1 1 1 1 1 1 1 1

3 6 9 12 15 18 21

10 20 30 40 50 60

2 2 2 2 2 2 2 2 2

Answer 4

编辑

C ++ 20暂时包含std::span

https://en.cppreference.com/w/cpp/container/span

原始答案

您想要的是gsl::span类的东西，可在C ++核心准则中描述的准则支持库中找到：

https://github.com/isocpp/CppCoreGuidelines/blob/master/CppCoreGuidelines.md#SS-views

您可以在此处找到GSL的仅开源标头实现：

https://github.com/Microsoft/GSL

使用gsl::span ，您可以执行以下操作：

// made up example
void mulArray(gsl::span<int>& arr, const int multiplier) {
    for(auto& e : arr) {
        e *= multiplier;
    }
}

// lets imagine these being full of numbers
std::array<int, 17> arr1;
std::array<int, 6>  arr2;
std::array<int, 95> arr3;

mulArray(arr1, 3);
mulArray(arr2, 5);
mulArray(arr3, 2);

std::array的问题在于它的大小是其类型的一部分，因此您必须使用模板才能实现采用任意大小的std::array的函数。

另一方面， gsl::span将其大小存储为运行时信息。 这使您可以使用一个非模板函数来接受任意大小的数组。 它还将接受其他连续容器：

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4};
int carr[] = {5, 6, 7, 8};

mulArray(vec, 6);
mulArray(carr, 7);

太酷了吧？

Answer 5

绝对，C ++ 11中有一种简单的方法可以编写一个函数，该函数采用已知类型但大小未知的std :: array。

如果我们无法将数组大小传递给函数，则可以传递数组开始处的内存地址和数组结束处的第二地址。 稍后，在函数内部，我们可以使用这两个内存地址来计算数组的大小！

#include <iostream>
#include <array>

// The function that can take a std::array of any size!
void mulArray(int* piStart, int* piLast, int multiplier){

     // Calculate the size of the array (how many values it holds)
     unsigned int uiArraySize = piLast - piStart;

     // print each value held in the array
     for (unsigned int uiCount = 0; uiCount < uiArraySize; uiCount++)     
          std::cout << *(piStart + uiCount) * multiplier << std::endl;
}

int main(){   

     // initialize an array that can can hold 5 values
     std::array<int, 5> iValues;

     iValues[0] = 5;
     iValues[1] = 10;
     iValues[2] = 1;
     iValues[3] = 2;
     iValues[4] = 4;

     // Provide a pointer to both the beginning and end addresses of 
     // the array.
     mulArray(iValues.begin(), iValues.end(), 2);

     return 0;
}

控制台输出：10、20、2、4、8

Answer 6

可以做到这一点，但需要花一些步骤才能干净地做。 首先，编写一个代表一系列连续值的template class 。 然后将知道array大小的template版本转发到采用此连续范围的Impl版本。

最后，实现contig_range版本。 请注意， for( int& x: range )适用于contig_range ，因为我实现了begin()和end()并且指针是迭代器。

template<typename T>
struct contig_range {
  T* _begin, _end;
  contig_range( T* b, T* e ):_begin(b), _end(e) {}
  T const* begin() const { return _begin; }
  T const* end() const { return _end; }
  T* begin() { return _begin; }
  T* end() { return _end; }
  contig_range( contig_range const& ) = default;
  contig_range( contig_range && ) = default;
  contig_range():_begin(nullptr), _end(nullptr) {}

  // maybe block `operator=`?  contig_range follows reference semantics
  // and there really isn't a run time safe `operator=` for reference semantics on
  // a range when the RHS is of unknown width...
  // I guess I could make it follow pointer semantics and rebase?  Dunno
  // this being tricky, I am tempted to =delete operator=

  template<typename T, std::size_t N>
  contig_range( std::array<T, N>& arr ): _begin(&*std::begin(arr)), _end(&*std::end(arr)) {}
  template<typename T, std::size_t N>
  contig_range( T(&arr)[N] ): _begin(&*std::begin(arr)), _end(&*std::end(arr)) {}
  template<typename T, typename A>
  contig_range( std::vector<T, A>& arr ): _begin(&*std::begin(arr)), _end(&*std::end(arr)) {}
};

void mulArrayImpl( contig_range<int> arr, const int multiplier );

template<std::size_t N>
void mulArray( std::array<int, N>& arr, const int multiplier ) {
  mulArrayImpl( contig_range<int>(arr), multiplier );
}

（未经测试，但设计应该可以使用）。

然后，在您的.cpp文件中：

void mulArrayImpl(contig_range<int> rng, const int multiplier) {
  for(auto& e : rng) {
    e *= multiplier;
  }
}

不利之处在于，循环遍历数组内容的代码不知道（在编译时）数组的大小，这可能会导致优化。 它的优点是实现不必在标头中。

在显式构造contig_range要小心，就像您将其传递给set ，它将假定set数据是连续的，这是错误的，并且在整个地方都发生未定义的行为。 保证可以使用的唯一两个std容器是vector和array （以及C样式的数组，碰巧！）。 尽管可以随机访问，但deque不连续（危险，它在小块中是连续的！）， list甚至不紧密，并且关联的（有序和无序）容器同样是不连续的。

因此，我在std::array ， std::vector和C样式的数组中实现了三个构造函数，它们基本上覆盖了基础。

实现[]也很容易，并且在for()和[]之间for()这是您想要的array大部分内容，不是吗？