c++中的std::variant和std::any的性能对比_c++类型安全容器选择【C++17】

冰火之心

发布时间：2025-12-24 13:37:02

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c++kquote>std::variant 是编译期确定类型的零开销有限多态容器，栈上存储、无虚调用；std::any 是运行期类型擦除的无限多态容器，依赖堆分配、虚函数和类型检查，性能开销显著。

c++中的std::variant和std::any的性能对比_c++类型安全容器选择【c++17】

std::variant 和 std::any 都是 C++17 引入的类型安全容器，但设计目标和性能特征差异显著——variant 是编译期确定类型的“有限多态”，any 是运行期擦除类型的“无限多态”。性能上，variant 几乎无额外开销，any 则有动态内存、虚函数调用和类型信息查找等成本。

内存布局与访问开销

std::variant 在栈上直接存储其可选类型的**最大尺寸 + 1 字节（用于存放当前索引）**，访问时通过编译期生成的 switch 或跳转表完成，零运行时类型检查开销。例如：

std::variant v = 42;
// 访问 int：直接取地址偏移，无虚调用、无 new/delete

std::any 则内部持有一个指向堆内存的指针（除非小对象优化 SOO 生效），且每次访问需：

调用 typeid 对比判断类型是否匹配
若匹配，再解引用并 static_cast
构造/析构过程涉及虚函数（如 std::any::holder 的 ~holder()）

构造与赋值代价

variant 构造是 trivial 的（若所含类型都 trivial），即使非 trivial 类型，也只调用对应分支的构造函数，无额外抽象层。

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any 的构造必然触发一次堆分配（除非 SOO 触发），且需保存类型信息（std::type_info*）和拷贝函数指针；赋值还可能引发新分配+旧释放。例如：

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std::any a = std::string(1000, 'x'); // 很可能堆分配
a = 3.14; // 原 string 析构 + 新 double 存储（栈上，但需类型擦除逻辑）

适用场景决定性能取舍

选 variant 当你明确知道所有可能类型，且希望零成本抽象：

解析器返回值（int/double/string/error）
状态机状态（idle/running/paused）
AST 节点子类型集合固定

选 any 当你需要真正泛化的容器，比如插件系统参数、配置项、反射字段值：

任意类型值的 map：std::map<:string std::any>
回调函数参数打包
无法在编译期枚举全部类型的场景

小对象优化（SOO）的影响

some std::any 实现（如 libstdc++ 和 MSVC）支持 SOO：对 sizeof ≤ 约 16–32 字节且无抛出析构的类型，直接存栈上，避免堆分配。但这不改变其运行时类型查询和虚函数调用的本质开销。

variant 没有 SOO 概念——它天生栈驻留，大小和访问路径完全静态可知。即使含 std::string，variant 仍只预留 max_size，不触发任何动态行为（除非你主动调用 string 的构造函数）。

基本上就这些。不是“哪个更快”，而是“哪个更合适”——variant 快得理所当然，any 慢得情有可原。用错场景，再快的 any 也救不了设计缺陷；用对地方，variant 的零成本就是最硬的性能保障。

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