使用struct和std :: pair之间有什么区别？

我是经验有限的C ++程序员。

假设我想使用STL map存储和操作某些数据，我想知道这两种数据结构方法之间是否存在任何有意义的差异（在性能上）：

Choice 1:
    map<int, pair<string, bool> >

Choice 2:
    struct Ente {
        string name;
        bool flag;
    }
    map<int, Ente>

具体来说，使用a struct而不是simple会产生任何开销pair吗？

对于小的“仅使用一次”的事情，选择1可以。本质std::pair上仍然是一个结构。如该评论所述，选择1将导致在兔子洞下方某处的代码非常丑陋，thing.second->first.second->second而没人真正想破译该代码。

选择2适用于其他所有条件，因为它更易于阅读地图中事物的含义。如果要更改数据（例如，当Ente突然需要另一个标志时），它也更加灵活。性能在这里不应该成为问题。

性能：

这取决于。

在您的特定情况下，不会有性能差异，因为两者将类似地布置在内存中。

在非常特殊的情况下（如果您使用空结构作为数据成员之一），则该方法std::pair<>可能会利用空基优化（EBO），并且其大小要小于等效结构。较小的尺寸通常意味着更高的性能：

struct Empty {};
struct Thing { std::string name; Empty e; };

int main() {
    std::cout << sizeof(std::string) << "\n";
    std::cout << sizeof(std::tuple<std::string, Empty>) << "\n";
    std::cout << sizeof(std::pair<std::string, Empty>) << "\n";
    std::cout << sizeof(Thing) << "\n";
}

在ideone上打印：32、32、40、40。

注意：我不知道有任何实现实际上将EBO技巧用于常规对，但是通常将其用于元组。

可读性：

除了微优化之外，命名结构更符合人体工程学。

我的意思是，map[k].first虽然不是很清楚，但get<0>(map[k])还不错。与之对比map[k].name立即表明我们正在阅读的内容。

当类型可以相互转换时，这一点尤为重要，因为无意间交换它们会成为一个真正的问题。

您可能还想阅读有关结构性打字与名义性打字的信息。Ente是一种特定类型，只能由期望的对象进行操作Ente，任何可以对其进行操作的对象std::pair<std::string, bool>都可以对它们进行操作...即使在std::string或bool不包含期望的对象时也是如此，因为std::pair它没有关联的语义。

保养方式：

在维护方面，pair是最糟糕的。您无法添加字段。

tuple在这方面，更好的做法是，只要您追加新字段，所有现有字段仍将由同一索引访问。像以前一样难以理解，但至少您不需要去更新它们。

struct是明显的赢家。您可以在任何需要的地方添加字段。

结论：

• pair 是两全其美的
• tuple 在特定情况下（空类型）可能会略有优势，
• 使用struct。

注意：如果您使用的是getters，那么您可以自己使用空的基本技巧，而客户不必像struct Thing: Empty { std::string name; };中那样了解它。这就是为什么封装是您应该关注的下一个主题的原因。

在用作函数的返回类型以及使用std :: tie和C ++ 17的结构化绑定进行的结构化赋值时，对最亮。使用std :: tie：

struct Ente {/*...*/};
std::map<int, Ente> map;
auto inserted_position = map.end();
auto was_inserted = false;
std::tie(inserted_position, was_inserted) = map.emplace(1, Ente{});
if (!was_inserted) {
    //handle insertion error
}

使用C ++ 17的结构化绑定：

struct Ente {/*...*/};
std::map<int, Ente> map;
auto [inserted_position, was_inserted] = map.emplace(1, Ente{});
if (!was_inserted) {
    //handle insertion error
}

一个使用std :: pair（或元组）的错误示例将是这样的：

using player_data = std::tuple<std::string, uint64_t, double>;
player_data player{};
/* ... */
auto health = std::get<2>(player);
/* ... */

因为在调用std :: get <2>（player_data）时尚不清楚位置索引2上存储的内容。请记住可读性并使读者清楚代码在做什么很重要。考虑到这更具可读性：

struct player_data
{
    std::string name;
    uint64_t player_id;
    double current_health;
};
player_data player{};
/* ... */
auto health = player.current_health;
/* ... */

通常，您应该考虑std :: pair和std :: tuple作为从函数返回多个对象的方法。我使用的经验法则（并且已经看到许多其他方法也使用）是，在调用返回该对象的函数的上下文中，在std :: tuple或std :: pair中返回的对象只是“相关”的或在将它们链接在一起的数据结构的上下文中（例如std :: map使用std :: pair作为其存储类型）。如果该关系在代码的其他位置存在，则应使用结构。

核心准则的相关部分：

• http://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines#c1-organize-related-data-into-structures-structs-or-classes
• http://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines#f21-to-return-multiple-out-values-prefer-returning-a-tuple-or-struct