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它类似于C语言中的联合体#xff08;union#xff09;#xff0c;但功能更为强大。

与联合体相比#xff0c;std::variant具有类型安全性#xff0c;可以判断当前存储的实际…前言

std::variant是C17标准库引入的一种类型用于安全地存储和访问多种类型中的一种。

它类似于C语言中的联合体union但功能更为强大。

与联合体相比std::variant具有类型安全性可以判断当前存储的实际类型并且可以存储结构体/类等复杂的数据结构。

preview

我们依然采用“一图胜千言”的思想给大家先展现下std::variant对应的UML图。

这些图都是用我之前写的工具DotObject自动画出来的有兴趣请参考《GDB调试技巧实战–自动化画出类关系图》还有一篇应用实践《Modern

std::variantint,double解释一下重点是**_Variadic_union**,

union

}另一个重点是_Variant_storage::_M_index

是当前数据类型是可选类型列表中第几个比如设置一个0.2则当前类型是double,

通过上面的preview相信读者已经通过直观的认识快速入门并理解了底层是如何存储数据的了。

下面我们用GDB把数据打印出来看看

_Variadic_union(in_place_index_t0,

_Args...

std::forward_Args(__args)...)359

}360361

_Variadic_union(in_place_index_t_Np,

_Args...

std::forward_Args(__args)...)364

}365366

};先不必管行356到364(问题一这几行干啥用367行体现了递归的思想递归在标准库实现中大量使用每次都把第一个值单独拿出来。

如果理解有困难直接扔到cppinsights让它帮我们展开为了方便cppinsights展开我把_M_first先简化为_First类型了之后再详细分析它

int

_M_rest是为了递归哪_M_first哪当然大家已经看到它对应每层的数据不过它的实际类型是**_Uninitialized**在我们的例子中分别对应只包含int或double的结构体,

_M_storage”,

看下不是int、double等简单类型而是一个结构体或类会怎么样

class

age):_name(name),_age(age){}~Person(){coutDecons

_name;int

std::is_trivially_destructible_v_Type230

struct

_Uninitialized(in_place_index_t0,

_Args...

_M_storage(std::forward_Args(__args)...)239

}240241

_Uninitialized(in_place_index_t0,

_Args...

((void*)std::addressof(_M_storage))264

_Type(std::forward_Args(__args)...);265

}266267

std::move(*_M_storage._M_ptr());

}275276

std::move(*_M_storage._M_ptr());

}278279

__gnu_cxx::__aligned_membuf_Type

_M_storage;280

};很明显针对is_trivially_destructible_v是true、false各有一个特化type为Person时命中_Uninitialized_Type,

false因为它有自己定义的析构函数故is_trivially_destructible_vfalse,

给出任意一个variant

数据类型对应的下标是v1._M_index数据存在v1._M_u

v1._M_u._M_first

v1._M_u._M_rest._M_rest._M_first

282

std::forward_Union(__u)._M_first._M_get();

}286287

__variant::__get(in_place_index_Np-1,

//递归292

std::forward_Union(__u)._M_rest);293

}294295

__variant::__get(std::in_place_index_Np,301

std::forward_Variant(__v)._M_u);302

variantint,double

get3(myVariant);需要很多次._M_rest对不

所以如果你非常看重效率那么请把常用的类型安排在前面比如把上面的代码改成:

std::variantstring,

myVariant(mzhai);std::variant的实现重点赋值

赋值大体有三种办法

alternatives都是int般简单类型右边也是简单类型variant

alternatives都是trivial类右边也是trivial类variant

alternatives都是非trivial类右边也是非trivial类variant

alternatives都是非trivial类右边是构造非trivial类的参数variant

alternatives都是非trivial类而且有些类的ctor或mtor或assignment

operator被删除copy

enable_if_t__exactly_once__accepted_type_Tp

1458

is_constructible_v__accepted_type_Tp,

_Tp

is_assignable_v__accepted_type_Tp,

_Tp,

noexcept(is_nothrow_assignable_v__accepted_type_Tp,

_Tp

is_nothrow_constructible_v__accepted_type_Tp,

_Tp)

//index()为0因为初始化v时以int初始化__index为1//这种情况对应的是前面那次赋值和这次赋值类型一样。

比如v1.0;

v2.0

(is_nothrow_constructible_v_Tj,

_Tp

!is_nothrow_move_constructible_v_Tj)

1473

this-emplace__index(std::forward_Tp(__rhs));//本例走这

1474

operator(variant(std::forward_Tp(__rhs)));

1476

enable_if_tis_constructible_vvariant_alternative_t_Np,

variant,

(is_nothrow_constructible_vtype,

_Args...)

__variant::__construct_by_index_Np(*this,

//placement

__tmp(std::forward_Args(__args)...);

1521

__variant::__construct_by_index_Np(*this,

__tmp);

(__variant::_Never_valueless_alttype()

1526

_Traits::_S_move_assign)析构原来的类型对象和构造新的类型对象请分别参考_M_reset

__construct_by_index

std::_Destroy(std::__addressof(__this_mem));430

__variant_cast_Types...(*this));431432

_M_index

static_cast__index_type(variant_npos);433

}1092

__detail::__variant::__get_Np(__v);

1097

((void*)std::addressof(__storage))

1098

remove_reference_tdecltype(__storage)

1099

(std::forward_Args(__args)...);

1100

}赋值原理基本大体如此如有读者感觉意犹未尽这里我给一个程序供大家调试研究思考

#includeiostream

_i;};coutis_nothrow_constructible_vC1endl;coutis_nothrow_move_constructible_vC1endl;variantstring,

v;v

operator(variant(std::forward_Tp(__rhs)));还记得上面我们留了一个问题吗

constexpr

_Variadic_union(in_place_index_t_Np,

_Args…