list 和 map

本节例子选自： https://gist.github.com/JeffPaine/6213790

对 python 这样的动态语言最直观的感受就是 list/map 两种数据结构打天下。 php 和 lua 甚至把这两个都合并成一种数据结构了。毋庸置疑，学会如何使用 list 和 map 是基础中的基础。

for 循环

Python 版本

import unittest

class Test(unittest.TestCase):
    def test_foreach_on_lazy_range(self):
        for i in xrange(6):
            print i ** 2

C++ 版本

#include <catch_with_main.hpp>
#include <range/v3/all.hpp>

using namespace ranges;

TEST_CASE("foreach on lazy range") {
    for(const auto& x : view::ints(0, 6)) {
        std::cout << x * x << std::endl;
    }
}

注意到 const auto& 的写法，这个表示我对这个变量进行只读的使用。只要是能用 const 的地方就用 const （ http://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines#a-namerconst-immutableacon1-by-default-make-objects-immutable ）。为什么还需要加上 reference ？因为非 reference 的版本默认的语义我要拥有这个变量（ make a copy ）。而在 for 循环下我们显然是只打算使用这个变量，而不是去拥有一份。为什么不用指针而用引用？因为指针可空， reference 不可空。

view::ints 是 range-v3 这个库提供的，作用等同于 xrange 。将来 range-v3 会成为标准库的一部分。

foreach

Python 版本

import unittest

class Test(unittest.TestCase):
    def test_foreach_on_list(self):
        colors = ['red', 'green', 'blue', 'yellow']
        for color in colors:
            print color

C++ 版本

#include <catch_with_main.hpp>

using namespace ranges;

TEST_CASE("foreach on list") {
    auto colors = {"red", "green", "blue", "yellow"};
    for(const auto& color : colors) {
        std::cout << color << std::endl;
    }
}

与 python 不同， c++没有所谓的默认的 list 类型。上面的写法是最简洁的写法。 colors 变量的实际类型根据 GDB 是 std::initializer_list<const char*>。只有 begin ， end ， size 几个函数。实际上类似于 python 的 tuple 。考虑到 python 的 list 类型是 mutable 的，所以更合适的实现是 std::vector 。

#include <catch_with_main.hpp>

using namespace ranges;

TEST_CASE("foreach on vector") {
    auto colors = std::vector<const char*>{"red", "green", "blue", "yellow"};
    for(const auto& color : colors) {
        std::cout << color << std::endl;
    }
}

foreach 倒序

Python 版本

import unittest

class Test(unittest.TestCase):

    def test_foreach_reversed(self):
        colors = ['red', 'green', 'blue', 'yellow']
        for color in reversed(colors):
            print(color)

C++ 版本

#include <catch_with_main.hpp>
#include <range/v3/all.hpp>

using namespace ranges;

TEST_CASE("foreach reversed") {
    auto colors = std::vector<const char*>{"red", "green", "blue", "yellow"};
    for(const auto& color : colors | view::reverse) {
        std::cout << color << std::endl;
    }
}

这里使用了 range-v3 的 view 组合，类似 unix pipe 的语法。

foreach 带下标

Python 版本

import unittest

class Test(unittest.TestCase):
    def test_foreach_with_index(self):
        colors = ['red', 'green', 'blue', 'yellow']
        for i, color in enumerate(colors):
            print(i, color)

C++ 版本

#include <catch_with_main.hpp>
#include <range/v3/all.hpp>

using namespace ranges;

TEST_CASE("foreach with index") {
    auto colors = std::vector<const char*>{"red", "green", "blue", "yellow"};
    for(const auto& [i, color] : view::zip(view::iota(0), colors)) {
        std::cout << i << " " << color << std::endl;
    }
}

view::iota这个的意思是产生一个从 n 开始的逐个加一的 view ，类似 python 里的 generator 。然后 zip 是把两个 view 逐个对应起来合并成一个 pair 的 view 。然后const auto& [i, color]是 c++ 17 的 structured bindings 的写法，和 python 解开 tuple 里的元素的做法是如出一辙的。

zip

下面这个例子可以看得更清楚。 Python 版本

import unittest
import itertools

class Test(unittest.TestCase):
    def test_zip(self):
        names = ['raymond', 'rachel', 'matthew']
        colors = ['red', 'green', 'blue', 'yellow']
        for name, color in itertools.izip(names, colors):
            print(name, color)

izip 返回的是 generator 。 zip 返回都是 list 。 C++ 版本

#include <catch_with_main.hpp>
#include <range/v3/all.hpp>

using namespace ranges;

TEST_CASE("zip") {
    auto names = std::vector<const char*>{"raymond", "rachel", "matthew"};
    auto colors = std::vector<const char*>{"red", "green", "blue", "yellow"};
    for(const auto& [name, color] : view::zip(names, colors)) {
        std::cout << name << " " << color << std::endl;
    }
}

sorted

Python 版本

import unittest

class Test(unittest.TestCase):
    def test_sort(self):
        colors = ['red', 'green', 'blue', 'yellow']
        for color in sorted(colors):
            print(color)

C++ 版本

#include <catch_with_main.hpp>
#include <range/v3/all.hpp>

using namespace ranges;

TEST_CASE("sort") {
    auto colors = std::vector<std::string>{"red", "green", "blue", "yellow"};
    colors |= action::sort;
    for(const auto& color : colors) {
        std::cout << color << std::endl;
    }
}

这个例子里const char*换成了std::string，因为只有字符串类型才知道怎么比较，才能排序。 action::sort与 view 不同，它返回的是具体的 container ，而不再是 view 了。

如果要倒过来排序，再 python 中是这样的

import unittest

class Test(unittest.TestCase):
    def test_sort_reverse(self):
        colors = ['red', 'green', 'blue', 'yellow']
        for color in sorted(colors, reverse=True):
            print(color)

C++ 版本

#include <catch_with_main.hpp>
#include <range/v3/all.hpp>

using namespace ranges;

TEST_CASE("sort reverse") {
    auto colors = std::vector<std::string>{"red", "green", "blue", "yellow"};
    colors |= action::sort(std::greater<std::string>());
    for(const auto& color : colors) {
        std::cout << color << std::endl;
    }
}

Python 还支持指定属性去排序

import unittest

class Test(unittest.TestCase):

    def test_custom_sort(self):
        colors = ['red', 'green', 'blue', 'yellow']
        for color in sorted(colors, key=lambda e: len(e)):
            print(color)

C++ 版本

#include <catch_with_main.hpp>
#include <range/v3/all.hpp>

using namespace ranges;

TEST_CASE("custom sort") {
    auto colors = std::vector<std::string>{"red", "green", "blue", "yellow"};
    colors |= action::sort(std::less<std::string>(), [](const auto&e) {
        return e.size();
    });
    for(const auto& color : colors) {
        std::cout << color << std::endl;
    }
}

sort的第一个参数是 comparator ，第二个参数是 projector 。这里我们使用了一个 lambda 表达式，从字符串上取得其长度值，用长度去排序。

需要的编译环境

操作系统: ubuntu 14.04
编译器 clang 4.0: http://apt.llvm.org/ 使用 c++ 17
cmake: sudo apt-get install cmake
包管理: git clone 依赖到自己的 repository ，所谓 vendoring
IDE clion ： https://www.jetbrains.com/clion/
STL: libc++ 3.9
range-v3

参见： https://taowen.gitbooks.io/modern-cpp-howto/content/unit-testing/chapter.html

C++ 17 写法上已经很接近 python 了

list 和 map

for 循环

foreach

foreach 倒序

foreach 带下标

zip

sorted