C++中tuple的偏操作

这篇文章的名字可能不太好理解，因为我也不太能很好的给这个操作起个名字，所以就模仿数学中的“偏”给它叫作偏操作了。

问题起因

在刷题过程中，我们或许会遇到一些要把数据聚合在一起的情况，也就是使用struct或者tuple的情况。如果仅仅只是保存数据，我个人是习惯用tuple，人比较懒，这样可以少起些名字而且还自带了重载比较运算符。不过默认重载的比较运算符是一个元素一个元素的比较的，很多时候并不好用，比如如果我们只想以某一个位置的元素为关键字比较，假设有一组二元组V，要以第1个下标为关键字排序，可能我们就要这样写

1	std::sort(V.begin(),V.end(),[](auto&a,auto&b){return std::get<1>(a)<std::get<1>(b);});

那个lambda看起来是不是又长又蠢，实现的功能很简单，但是格式非常冗长，而且你都已经用tuple了，一个程序里面不可能只需要一次这样的操作，你可能在后面还要写无数个这样简单又冗长的lambda，像我这样的懒人是不能接受的。

使用模板

模板是C++的精髓，如果会使用模板，就能使代码变得简单而优雅。不过我也只是在网上看过一点模板的内容，对模板并不了解，所以后面的代码可能存在很多我也不清楚的隐患，所以如果要使用需谨慎。

我们要做的事情很简单，用一句话说就是，对两个tuple的某个位置的元素进行二元操作。这么看我们需要的或许就是一个模板，传入类型T、位置N和操作OP，然后能够实例化出一个函数对象，之后经过我各种查资料和模仿，得到了最初版本，

template<typename T,int N,class OP>
struct T_OP{
    auto operator()(T&a,T&b){return OP{}(get<N>(a),get<N>(b));}
};

我给它命名为T_OP，T可以理解为tuple的缩写，OP是操作的缩写，合在一起就是对tuple进行操作，也可以说是TOP！

T_OP是一个结构体，重载了括号运算符，也叫函数对象。在重载括号运算符时返回对两个tuple指定元素调用OP后的结果，返回类型自动推断就可以了。

按照之前的例子简单的测试一下：

想象中的一样，按照下标1的元素进行排序了，好了收工，之前还有一点小问题。

tuple和单值操作

最初版本的T_OP对于两个tuple的操作已经实现了，但是试想如果我们要在lower_bound中使用，找到下标1大于等于4的元素，如果按照最初的版本可能会写成这样

1	auto it=lower_bound(V.begin(),V.end(),{0,4},T_OP<T,1,less<int>>{});

这样看着也很蠢，我们需要的只是一个4但是却要写了个大括号把其他值都写了。所以我们需要的是一个值能和tuple比较的函数，继续对括号运算符进行重载。

template<typename T,int N,class OP>
struct T_OP{
    auto operator()(T&a,T&b){return OP{}(get<N>(a),get<N>(b));}
    auto operator()(T&a,tuple_element_t<N,T>b){return OP{}(get<N>(a),b);}
};

tuple_element_t<N,T>是T的第N个下标的类型通过这种方法能够重载出tuple和单值操作的版本的函数。注意参数的顺序，后面是在经历了各种尝试之后得出的完整版本。

template<typename T,int N,class OP>
struct T_OP{
    auto operator()(T&a,T&b){return OP{}(get<N>(a),get<N>(b));}
    auto operator()(tuple_element_t<N,T>a,T&b){return OP{}(a,get<N>(b));}
    auto operator()(T&a,tuple_element_t<N,T>b){return OP{}(get<N>(a),b);}
    auto operator()(tuple_element_t<N,T>a,tuple_element_t<N,T>b){return OP{}(a,b);}
};

至于为什么还要重载两个参数都是单值的版本的，refuce函数是并行的，它会并行计算部分结果之后再将各部分结果相加，假设是并行的对int求和，最后合并的时候肯定会出现两个int相加的情况。不过准确来说，如果要用于reduce，第四个重载的参数类型也不是第N个下标的类型，应该是OP的返回类型。

结尾

上面模板里面虽然写了四个重载，但是实际编译出来只会对用到的函数进行实例化，如果没有用到是不会实例化的，这个可以用gdb的info functions查看实例化的函数。

最后按照惯例上个实战截图，证明这个东西真的能用