c++中如何使用variant_c++17 std::variant联合体用法【详解】

std::variant 是 C++17 类型安全联合体，需显式处理所有类型；默认构造调用首类型默认构造函数，赋值仅接受模板参数类型；读取推荐 std::visit，次选 std::get_if，避免 std::get 异常和 index() 误用。

std::variant 是 C++17 引入的类型安全联合体，它比 union 更安全、更易用，但不是“拿来就能直接替换”的黑盒——它强制你处理所有可能类型，且访问前必须确认当前持有哪个类型。

std::variant 初始化和赋值要注意什么

不能像原始 union 那样默认构造任意成员；std::variant 默认构造时会调用第一个类型的默认构造函数（如果该类型可默认构造）。若首类型不可默认构造，编译失败。

赋值必须是其模板参数列表中的类型之一，否则编译报错。隐式转换不会自动触发（例如 int 赋给 std::variant 会失败）。

• std::variant v = 42; ✅ 合法，int 在列表中
• std::variant v = "hello"; ❌ 编译失败，字符串字面量是 const char*，不是 std::string
• v = std::string{"hello"}; ✅ 显式构造后赋值
• std::variant<:monostate int double> v{}; ✅ 显式用 std::monostate 占位，避免首类型不可默认构造的问题

如何安全读取 variant 中的值：std::get vs std::get_if

std::get(v) 是最常用方式，但它在运行时不做类型检查——如果 v 当前不持有 T 类型，会抛出 std::bad_variant_access 异常。调试时容易忽略这个崩溃点。

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std::get_if(&v) 返回 T*，空指针表示当前不是该类型，适合需要分支判断的场景，且无异常风险。

std::variant v = "world";
if (auto* p = std::get_if(&v)) {
    std::cout << "string: " << *p << "\n";
} else if (auto* p = std::get_if(&v)) {
    std::cout << "int: " << *p << "\n";
}

用 std::visit 处理多类型逻辑（推荐主路径）

这是最符合 std::variant 设计哲学的方式：把“根据类型执行不同逻辑”封装成一个可调用对象（lambda、函数对象等），让 std::visit 自动分发。它天然避免漏处理类型、无需手动判断 index() 或 valueless_by_exception()。

注意：lambda 必须对所有可能类型都提供重载（或用泛型 lambda + SFINAE/constexpr if 过滤），否则编译失败。

std::variant v = 3.14;
std::visit([](const auto& x) {
    using T = std::decay_t;
    if constexpr (std::is_same_v) {
        std::cout << "int: " << x << "\n";
    } else if constexpr (std::is_same_v) {
        std::cout << "double: " << x << "\n";
    } else if constexpr (std::is_same_v) {
        std::cout << "string: " << x << "\n";
    }
}, v);

常见陷阱：valueless_by_exception 和 index() 的误用

当 variant 在值变更过程中抛出异常（如新类型的构造函数抛异常），它会进入 valueless_by_exception() 状态——此时既不是任何模板类型，也不能用 std::get 或 std::visit，否则未定义行为。

v.index() 返回当前类型的序号（从 0 开始），但仅在非 valueless_by_exception() 时有效；直接拿 index() 做 switch 分支不如用 std::visit 安全，而且难以维护（增删类型要同步改 switch）。

• 永远先检查 !v.valueless_by_exception() 再访问内容
• 避免依赖 v.index() == 0 判断类型，类型顺序易变，语义不清晰
• 不要在异常敏感路径里频繁变更 variant 值，尤其含资源管理类型的成员

真正难的不是语法，而是设计时想清楚：哪些类型必须共存、每种类型对应的业务含义是否正交、错误路径是否覆盖完整。std::variant 不帮你做领域建模，只确保你没法绕过类型检查。