复制 Boost 标记图

Question

我希望能够将带标签的图形适配器与底层邻接列表一起复制。

以下代码片段与此答案中的代码片段大致相同： https ://stackoverflow.com/a/35640105/9033613，除了邻接列表使用 setS 而不是 vecS 这一事实。 我还修改了示例，以便在复制后删除原始图形。

#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/copy.hpp>
#include <boost/graph/labeled_graph.hpp>

struct NodeInfo1 { int i; };
struct EdgeInfo1 { int j; };

typedef boost::adjacency_list<boost::setS, boost::setS, boost::bidirectionalS, NodeInfo1, EdgeInfo1> AList;
typedef boost::labeled_graph<AList, std::string> Graph;

void print(Graph& g) {
  auto pmap = boost::get(&NodeInfo1::i, g);
  for(auto v : boost::make_iterator_range(boost::vertices(g))) {
    std::cout << pmap[v] << " --> ";
    for (const auto &e : boost::make_iterator_range(boost::out_edges(v, g))) {
      const auto &v_t = boost::target(e, g);
      std::cout << pmap[v_t] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
  }
}

auto TestCopyGraph(const Graph& grid)
{
  Graph g1 = grid; // just copy-construct
  return g1;
}

int main() {
  std::string names[3] = { "A", "B", "C" };
  NodeInfo1 props[3] = { {11}, {22}, {33} };
  std::unique_ptr<Graph> grid(new Graph(3, names, props));
  /*auto e =*/ add_edge_by_label("C", "B", EdgeInfo1{17}, *grid);

  auto copied = TestCopyGraph(*grid);
  print(copied);


  grid.reset();
  // check that properties were copied: vertex B has NodeInfo1 22
  {
    auto pmap = boost::get(&NodeInfo1::i, copied);
    std::cout << "Vertex B NodeInfo1.i after copy: " << pmap[copied.vertex("B")] << "\n";
  }

  // edge properties too:
  for (auto e : boost::make_iterator_range(edges(copied)))
    std::cout << "Edge has property EdgeInfo1 " << copied[e].j << "\n";

  std::cout << "Removed A:\n";
  copied.remove_vertex("A");
  print(copied);
}

现在，如果我使用 vecS 作为顶点描述符，示例将按预期工作，但是如果我使用 setS 而不是 vecS，由于复制操作实际上并未复制邻接表的底层结构，因此代码会出现分段错误。 我如何解决这个问题，或者一般我如何复制上面代码中定义的带标签的图形适配器？

Answer 1

遗憾的是，这是labeled_graph 适配器¹ 的另一个限制。

真正的问题是适配器在其内部属性（ map ）中存储原始顶点描述符。 在vecS vertex-container-selector 的情况下，顶点描述符是一个基于 0 的整数[0, num_vertices(g)) ，它愉快地转移到图的相同副本。

然而，对于基于节点的顶点容器选择器（ listS 、 setS 、...），顶点描述符是一个不透明的句柄（基本上是一个类型为void*的指针）。 显然，这些不会转移到图形的副本。 更糟糕的是，当在副本上使用顶点描述符时，您会得到Undefined Behavior 。 如果副本的源仍然存在，您可能最终会从错误的图形访问顶点存储。 如果图形已经被破坏，你会得到任何其他行为，如果你幸运的话会崩溃。

如何解决

恐怕你不能。

我们可以在底层的labeed_graph.graph()上使用boost::copy_graph 。 我们需要提供一个外部vertex_index属性映射。

然而，这给我们留下了无法解决的实际复制标签的任务。 这是无法解决的，因为无法迭代标签，或从顶点描述符中提取它们。 我们不能添加功能——甚至map_type _map;子类化——因为map_type _map; 是private 。

让我们无所不能

当然，如果我们可以修改boost/graph/labeled_graph.hpp来声明一个friend ：

template <typename G, typename L, typename S>
friend labeled_graph<G, L, S> clone_labeled_graph(labeled_graph<G, L, S> const& src);

我们可能会在课外实现功能：

template <typename G, typename L, typename S>
labeled_graph<G, L, S> clone_labeled_graph(labeled_graph<G, L, S> const& src) {
    labeled_graph<G, L, S> dst;
    graph_detail::clone_labeled_graph(src.graph(), src._map, dst.graph(), dst._map);
    return dst;
}

一个微妙的选择是我们将参数拆分为底层图及其标签映射，这样我们就不必指定过多的朋友模板。 为什么？

那是因为我们需要根据标签映射的类型进行分派（根据前面描述的顶点索引的性质，它将采用各种形式）：

template <typename Graph, typename Map>
static inline void clone_labeled_graph(Graph const& g, Map const& srcmap, Graph& dst, Map& dstmap) {
    clone_labeled_graph(g, srcmap, dst, dstmap, container_category(srcmap));
}

有了这个，我们可以实现各种重载：

template <typename Graph, typename Map>
static inline void clone_labeled_graph(Graph const& src, Map const& srcmap, Graph& dst, Map& dstmap, random_access_container_tag) {
    copy_graph(src, dst);

    dstmap.resize(srcmap.size());
    for (size_t v = 0; v < srcmap.size(); ++v) {
        put_vertex_label(dstmap, dst, srcmap[0], v);
    }
}

template <typename Graph, typename Map>
static inline void clone_labeled_graph(Graph const& src, Map const& srcmap, Graph& dst, Map& dstmap, unique_associative_container_tag) {
    using V = graph_traits<Graph>::vertex_descriptor;
    std::map<V, size_t> vidx;
    for (auto v : boost::make_iterator_range(vertices(src)))
        vidx.emplace(v, vidx.size());
    auto idmap = boost::make_assoc_property_map(vidx);

    std::map<V, V> corresponding;
    auto o2cmap = make_assoc_property_map(corresponding);

    copy_graph(src, dst, vertex_index_map(idmap).orig_to_copy(o2cmap));

    for (auto const& [label, v] : srcmap) {
        put_vertex_label(dstmap, dst, label, corresponding.at(v));
    }
}

template <typename Graph, typename Map>
static inline void clone_labeled_graph(Graph const& src, Map const& srcmap, Graph& dst, Map& dstmap, multiple_associative_container_tag) {
    clone_labeled_graph(src, srcmap, dstmap, unique_associative_container_tag{});
}

请注意，这

• 注意通用（它应该与vecS ， listS等一起使用）
• 不注重效率
• 不支持 C++03 编译

现场演示

现场直播

• 文件main.cpp

   #define BOOST_ALLOW_DEPRECATED_HEADERS #include <boost/graph/adjacency_list.hpp> #include <boost/graph/copy.hpp> #include <iostream> #include "labeled_graph.hpp" // adds the friend declaration ONLY #include "clone_labeled_graph.hpp" // our out-of-class friend implementation template <typename Graph> void print(Graph const& g) { std::cout << "====\\n"; for(auto v : boost::make_iterator_range(boost::vertices(g))) { std::cout << g.graph()[v].i << " --> "; for (const auto &e : boost::make_iterator_range(boost::out_edges(v, g))) { const auto &v_t = boost::target(e, g); std::cout << g.graph()[v_t].i << " "; } std::cout << std::endl; } } template <typename VertexSelector> void test_clone_labeled_graph() { std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << "\\n"; struct NodeInfo1 { int i; }; struct EdgeInfo1 { int j; }; typedef boost::adjacency_list<boost::setS, VertexSelector, boost::bidirectionalS, NodeInfo1, EdgeInfo1> AList; typedef boost::labeled_graph<AList, std::string> Graph; std::string names[] = { "A", "B", "C" }; NodeInfo1 props[] = { {11}, {22}, {33} }; std::unique_ptr<Graph> grid(new Graph(3, names, props)); /*auto e =*/ add_edge_by_label("C", "B", EdgeInfo1{17}, *grid); auto copied = clone_labeled_graph(*grid); grid.reset(); print(copied); auto& g = copied.graph(); // check that properties were copied: vertex B has NodeInfo1 22 { std::cout << "Vertex B NodeInfo1.i after copy: " << g[copied.vertex("B")].i << "\\n"; } // edge properties too: for (auto e : boost::make_iterator_range(boost::edges(copied))) { std::cout << "Edge has property EdgeInfo1 " << g[e].j << "\\n"; } std::cout << "Removed A:\\n"; copied.remove_vertex("A"); print(copied); } int main() { test_clone_labeled_graph<boost::vecS>(); test_clone_labeled_graph<boost::listS>(); test_clone_labeled_graph<boost::setS>(); }

• 文件labeled_graph.hpp

   // ... namespace boost { // ... template < typename Graph, typename Label, typename Selector = defaultS > class labeled_graph : protected labeled_graph_types< Graph, Label, Selector > { // ... private: graph_type _graph; map_type _map; template <typename G, typename L, typename S> friend labeled_graph<G, L, S> clone_labeled_graph(labeled_graph<G, L, S> const& src); }; // ...

• 文件clone_labeled_graph.hpp

   #include <boost/graph/labeled_graph.hpp> #include <boost/graph/copy.hpp> namespace boost { namespace graph_detail { template <typename Graph, typename Map> static inline void clone_labeled_graph(Graph const& src, Map const& srcmap, Graph& dst, Map& dstmap, random_access_container_tag) { copy_graph(src, dst); dstmap.resize(srcmap.size()); for (size_t v = 0; v < srcmap.size(); ++v) { put_vertex_label(dstmap, dst, srcmap[0], v); } } template <typename Graph, typename Map> static inline void clone_labeled_graph(Graph const& src, Map const& srcmap, Graph& dst, Map& dstmap, unique_associative_container_tag) { using V = graph_traits<Graph>::vertex_descriptor; std::map<V, size_t> vidx; for (auto v : boost::make_iterator_range(vertices(src))) vidx.emplace(v, vidx.size()); auto idmap = boost::make_assoc_property_map(vidx); std::map<V, V> corresponding; auto o2cmap = make_assoc_property_map(corresponding); copy_graph(src, dst, vertex_index_map(idmap).orig_to_copy(o2cmap)); for (auto const& [label, v] : srcmap) { put_vertex_label(dstmap, dst, label, corresponding.at(v)); } } template <typename Graph, typename Map> static inline void clone_labeled_graph(Graph const& src, Map const& srcmap, Graph& dst, Map& dstmap, multiple_associative_container_tag) { clone_labeled_graph(src, srcmap, dstmap, unique_associative_container_tag{}); } template <typename Graph, typename Map> static inline void clone_labeled_graph(Graph const& g, Map const& srcmap, Graph& dst, Map& dstmap) { clone_labeled_graph(g, srcmap, dst, dstmap, container_category(srcmap)); } } // namespace graph_detail template <typename G, typename L, typename S> labeled_graph<G, L, S> clone_labeled_graph(labeled_graph<G, L, S> const& src) { labeled_graph<G, L, S> dst; graph_detail::clone_labeled_graph(src.graph(), src._map, dst.graph(), dst._map); return dst; } } // namespace boost

印刷

void test_clone_labeled_graph() [with VertexSelector = boost::vecS]
====
11 -->
22 -->
33 --> 22
Vertex B NodeInfo1.i after copy: 22
Edge has property EdgeInfo1 17
Removed A:
====
22 -->
33 --> 22
void test_clone_labeled_graph() [with VertexSelector = boost::listS]
====
11 -->
22 -->
33 --> 22
Vertex B NodeInfo1.i after copy: 22
Edge has property EdgeInfo1 17
Removed A:
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22 -->
33 --> 22
void test_clone_labeled_graph() [with VertexSelector = boost::setS]
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11 -->
22 -->
33 --> 22
Vertex B NodeInfo1.i after copy: 22
Edge has property EdgeInfo1 17
Removed A:
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22 -->
33 --> 22

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