使用元组和 std::tie 的惯用方法

Question

我主要是一名 Python 开发人员，但偶尔也会使用 C++。我正在尝试使用 C++ 中的扩展欧几里得算法来实现模乘法逆。在 Python 中，使用元组拆包，代码简洁且惯用：

def inv_modulo(a: int, b: int) -> int:
    _s, s = 1, 0
    _t, t = 0, 1

    while a % b != 0:
        q, r = divmod(a, b)
        _s, s = s, _s - q * s
        _t, t = t, _t - q * t
        a, b = b, r

    return s

我想在 C++ 中复制此行为并编写了以下代码：

long long inv_modulo(long long a, long long b) {
    long long old_s = 1, s = 0;
    long long old_t = 0, t = 1;

    while (a % b != 0) {
        auto [q, r] = std::lldiv(a, b);
        std::tie(old_s, s) = std::make_tuple(s, old_s - q * s);
        std::tie(old_t, t) = std::make_tuple(t, old_t - q * t);
        std::tie(a, b) = std::make_tuple(b, r);
    }
    return s;
}

我对此实施有三个具体问题：

1. 此 C++ 代码与所示的 Python 代码等效吗？
2. 这段代码在 C++ 编程中被认为是惯用的吗？
3. 与另一种方法相比，以这种方式编写代码是否会带来性能损失，例如在计算的中间步骤中使用临时变量？

Answer 1

AFAIK，

std::tie

最初是为完全相同的用途而设计的；作为作业的左侧，尽管稍后可能会出现其他有用的案例。这个习语在OP片段中很好地说明了相对论：

• 结构化绑定用于解耦类似元组的值。

• std::tie

  在作业的左侧

• std::tuple

  构造函数（或

  std::make_tuple

  对于较旧的标准修订版）位于赋值的右侧。

std::tie

创建一个对元素的引用的临时元组，这些元素需要从另一个元组分配。 每个程序的主要目标是功能和可读性。只有在仔细的基准测试之后才会出现优化问题。