如何将 Python 字典翻译成 C++？

在 Python 中，字典是一种非常方便的数据结构，可以用来存储键值对，并且支持快速的查找和更新操作。而在 C++ 中，虽然也有类似于字典的数据结构，例如 map 和 unordered_map，但是它们的语法和使用方法与 Python 中的字典有很大的区别。因此，在将 Python 代码翻译成 C++ 时，需要对字典的处理方式进行适当的修改。本文将介绍如何将 Python 字典翻译成 C++ 中的 map 和 unordered_map 数据结构。

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map 和 unordered_map 的介绍

在 C++ 中，map 和 unordered_map 都是 STL（标准模板库）中的容器，用于存储键值对。它们的区别在于 map 内部的元素是按照键的大小顺序进行排序的，而 unordered_map 内部的元素是无序的。

下面是 map 和 unordered_map 的语法：

#include <map>
#include <unordered_map>

std::map<Key, Value> map_name;             // 定义一个 map
std::unordered_map<Key, Value> umap_name;  // 定义一个 unordered_map

其中，Key 和 Value 分别表示键和值的类型，map_name 和 umap_name 分别表示定义的 map 和 unordered_map 的名称。

以下是一些常见的 map 和 unordered_map 操作：

添加元素：

map_name[key] = value;                    // 在 map 中添加键值对，如果键已存在则更新相应的值
umap_name.emplace(key, value);            // 在 unordered_map 中添加键值对，如果键已存在则不进行任何操作

删除元素：

map_name.erase(key);                      // 删除 map 中指定键的元素
umap_name.erase(key);                     // 删除 unordered_map 中指定键的元素

查找元素：

auto iter = map_name.find(key);            // 在 map 中查找指定键的元素，返回一个迭代器
auto iter = umap_name.find(key);           // 在 unordered_map 中查找指定键的元素，返回一个迭代器
if (iter != map_name.end()) {              // 判断迭代器是否指向了 map 的末尾
    value = iter->second;                  // 通过迭代器获取 map 中的值
}

需要注意的是，由于 unordered_map 内部元素的位置是无序的，因此它的迭代器不支持自增和自减操作，也不能够使用 < 运算符进行比较。如果需要按照插入顺序遍历 unordered_map，可以使用其他类型的容器，例如 vector。

将 Python 字典翻译成 map

下面是一个 Python 字典的例子：

dict_name = {'key1': 'value1', 'key2': 'value2', 'key3': 'value3'}

要将这个字典翻译成 C++ 的 map，只需要将其键和值的类型分别指定为 std::string 和 std::string，然后使用 for 循环遍历字典，将键值对逐个添加到 map 中即可：

#include <map>
#include <string>

std::map<std::string, std::string> map_name;

for (auto const &item : dict_name) {
    map_name[item.first] = item.second;
}

其中，auto const &item 表示一个 const 引用，可以避免对 item 的不必要复制。item.first 和 item.second 分别表示字典中的键和值。

将 Python 字典翻译成 unordered_map

与 map 类似，要将 Python 字典翻译成 C++ 的 unordered_map，也需要指定键和值的类型，并使用 for 循环遍历字典，将键值对逐个添加到 unordered_map 中：

#include <unordered#include <unordered_map>
#include <string>

std::unordered_map<std::string, std::string> umap_name;

for (auto const &item : dict_name) {
    umap_name.emplace(item.first, item.second);
}

需要注意的是，由于 unordered_map 是无序的，因此它并不能保证字典中键值对的顺序与添加顺序相同。如果需要按照键值对的插入顺序进行遍历和操作，可以将 unordered_map 替换成其他类型的容器，例如 vector。

将 map 或 unordered_map 转换成 Python 字典

在 C++ 中，如果已经使用 map 或 unordered_map 存储了一些键值对，并且需要将它们转换成 Python 字典，在语法上比较麻烦。不过可以通过以下方法进行转换：

#include <pybind11/pybind11.h>
#include <pybind11/stl.h>

namespace py = pybind11;

py::dict to_dict(std::map<std::string, std::string> const &m) {
    py::dict d;
    for (auto const &kv : m) {
        d[py::str(kv.first)] = py::str(kv.second);
    }
    return d;
}

py::dict to_dict(std::unordered_map<std::string, std::string> const &m) {
    py::dict d;
    for (auto const &kv : m) {
        d[py::str(kv.first)] = py::str(kv.second);
    }
    return d;
}

其中，使用了 pybind11 库中的 py::dict 和 py::str 类型，它们分别表示 Python 中的字典和字符串。to_dict 函数用于将 map 或 unordered_map 转换成 Python 字典，逐个读取键值对（kv），并将其转换为 py::str 类型后添加到 py::dict 中。最终返回的 d 就是一个 Python 字典，其中键的类型为字符串，值的类型也为字符串。

完整示例代码

以下是一个将 Python 字典翻译成 C++ 代码的完整示例：

#include <map>
#include <unordered_map>
#include <string>
#include <pybind11/pybind11.h>
#include <pybind11/stl.h>

namespace py = pybind11;

std::map<std::string, std::string> dict_to_map(py::dict const &d) {
    std::map<std::string, std::string> m;
    for (auto const &item : d) {
        std::string key = py::cast<std::string>(item.first);
        std::string value = py::cast<std::string>(item.second);
        m[key] = value;
    }
    return m;
}

std::unordered_map<std::string, std::string> dict_to_umap(py::dict const &d) {
    std::unordered_map<std::string, std::string> m;
    for (auto const &item : d) {
        std::string key = py::cast<std::string>(item.first);
        std::string value = py::cast<std::string>(item.second);
        m.emplace(key, value);
    }
    return m;
}

py::dict to_dict(std::map<std::string, std::string> const &m) {
    py::dict d;
    for (auto const &kv : m) {
        d[py::str(kv.first)] = py::str(kv.second);
    }
    return d;
}

py::dict to_dict(std::unordered_map<std::string, std::string> const &m) {
    py::dict d;
    for (auto const &kv : m) {
        d[py::str(kv.first)] = py::str(kv.second);
    }
    return d;
}

PYBIND11_MODULE(example, m) {
    m.def("dict_to_map", &dict_to_map, "Convert Python dict to C++ map");
    m.def("dict_to_umap", &dict_to_umap, "Convert Python dict to C++ unordered_map");
    m.def("to_dict_map", &to_dict, "Convert C++ map to Python dict");
    m.def("to_dict_umap", &to_dict, "Convert C++ unordered_map to Python dict");
}

其中，函数 dict_to_map 和 dict_to_umap 分别将 Python 字典转换成 map 和 unordered_map。函数 to_dict_map 和 to_dict_umap 分别将 map 和 unordered_map 转换成 Python 字典。

最后，使用 PYBIND11_MODULE 宏定义创建一个名为 example 的Python模块，并将上述函数定义为该模块的方法，以便在 Python 中调用。