c++中variant是什么怎么用_C++17 std::variant类型安全联合体使用指南

std::variant是C++17引入的类型安全联合体，可持有多种类型之一并记录当前类型，避免传统union的类型混淆问题。通过std::get、std::holds_alternative和std::visit等机制可安全访问值，推荐使用std::visit结合lambda实现类型分发。常用于配置解析、表达式求值、错误处理等场景，如定义Result = std::variant统一处理成功结果与错误信息，提升代码安全性与可维护性。

在C++17中，std::variant 是一种类型安全的联合体（union），用来表示“可以是多种类型之一”的变量。它解决了传统C风格union不安全的问题，比如类型混淆、内存错误等。使用 std::variant 可以在编译期和运行时确保类型正确访问，避免未定义行为。

什么是 std::variant？

std::variant 是一个类模板，定义在 variant 头文件中。它可以持有其模板参数列出的任意一种类型，但每次只能保存其中一种类型的值。与 union 不同的是，std::variant 知道当前存储的是哪种类型，并提供机制来安全地访问它。

例如：

#include 
#include 
std::variant v = 42; // 当前是 int
v = 3.14; // 现在是 double
v = "hello"; // 现在是 string

如何访问 variant 中的值？

直接获取值需要小心类型匹配。有几种方式可以安全提取数据：

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• std::get(v)：如果当前类型是 T，返回值；否则抛出 std::bad_variant_access 异常。
• std::get(v)：按类型在模板列表中的位置索引访问。
• std::holds_alternative(v)：检查当前是否是类型 T，返回 bool。
• std::visit：配合访问者模式，安全调用函数处理不同类型的值。

示例：

if (std::holds_alternative(v)) {
    std::cout << "Got double: " << std::get(v) << '\n';
}

使用 std::visit 进行类型分发

最强大也最推荐的方式是使用 std::visit，它可以对 variant 中的实际类型执行对应的 lambda 或函数对象。

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例子：打印 variant 的内容

std::visit([](auto& value) {
    std::cout << "Value: " << value << '\n';
}, v);

也可以使用多个 lambda 区分类型：

std::visit([&](auto& val) {
    using T = std::decay_t;
    if constexpr (std::is_same_v)
        std::cout << "Integer: " << val << '\n';
    else if constexpr (std::is_same_v)
        std::cout << "Double: " << val << '\n';
    else
        std::cout << "String: " << val << '\n';
}, v);

常见使用场景

std::variant 特别适合以下情况：

• 解析配置项，可能是整数、浮点或字符串。
• 表达式求值中节点可能返回不同类型的结果。
• 替代 void* 或 C union，提升类型安全性。
• 实现简单的代数数据类型（ADT），如错误码 + 数据组合。

例如定义一个可能包含结果或错误信息的类型：

using Result = std::variant;
Result compute(bool success) {
if (success) return 42;
else return std::string{"error: failed"};
}
// 使用时：
Result r = compute(false);
if (std::holds_alternative(r)) {
std::cout << "Success: " << std::get(r);
} else {
std::cout << "Error: " << std::get(r);
}

基本上就这些。std::variant 让你在保持性能的同时获得类型安全，是现代C++中处理多类型值的首选工具。