c++如何使用std::variant存储不同类型的值_C++多类型安全容器用法详解-C++-PHP中文网

c++如何使用std::variant存储不同类型的值_C++多类型安全容器用法详解

裘德小鎮的故事

发布： 2025-12-03 05:19:07

原创

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std::variant是C++17引入的类型安全联合体，可存储多种类型之一并记录当前类型，避免未定义行为；通过std::get和std::holds_alternative安全访问，结合std::visit实现多态操作，适用于配置解析、表达式求值等场景，支持递归数据结构如JSON，提升代码健壮性。

c++如何使用std::variant存储不同类型的值_c++多类型安全容器用法详解

在C++17中引入的std::variant是一种类型安全的联合体（union），可以用来存储多种不同类型中的某一个值。与传统union不同，std::variant知道当前保存的是哪种类型，避免了类型误读带来的未定义行为。它非常适合用于需要在一个变量中表示多种可能类型的场景，比如解析配置、表达式求值、状态机设计等。

基本用法：定义和赋值

要使用std::variant，需包含头文件variant。定义时列出所有可能的类型：

#include <variant>
#include <iostream>

int main() {
    std::variant<int, double, std::string> v;

    v = 42; // 存储int
    v = 3.14; // 存储double
    v = "hello"; // 存储std::string
}

默认构造时，std::variant会初始化为第一个可默认构造的类型。如果第一个类型不能默认构造，编译会报错。

获取值：std::get 和 std::holds\_alternative

从variant中取值有几种方式。最直接的是使用std::get，但必须确保类型匹配，否则会抛出异常：

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try {
    double d = std::get<double>(v);
    std::cout << d << std::endl;
} catch (const std::bad_variant_access&) {
    std::cout << "当前不是double类型" << std::endl;
}

更安全的方式是先检查类型：

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if (std::holds_alternative<double>(v)) {
double d = std::get<double>(v);
std::cout << "值是: " << d << std::endl;
}

访问多种类型：std::visit

当需要根据variant当前持有的类型执行不同逻辑时，std::visit是最强大的工具。它可以接受一个lambda或函数对象，自动匹配当前类型：

std::visit([](auto& value) {
std::cout << "类型=" << typeid(value).name()
<< ", 值=" << value << std::endl;
}, v);

也可以使用多个lambda分别处理每种类型：

std::visit([&](auto& arg) {
    using T = std::decay_t<decltype(arg)>;
    if constexpr (std::is_same_v<T, int>) {
        std::cout << "整数: " << arg << std::endl;
    } else if constexpr (std::is_same_v<T, double>) {
        std::cout << "浮点数: " << arg << std::endl;
    } else if constexpr (std::is_same_v<T, std::string>) {
        std::cout << "字符串: " << arg << std::endl;
    }
}, v);

实际应用场景示例

假设我们要构建一个简单的JSON-like数据结构，可以用variant递归定义：

using json_value = std::variant<
    std::monostate, // null
    bool,
    int,
    double,
    std::string,
    std::vector<json_value>,
    std::map<std::string, json_value>
>;

通过std::visit就可以实现打印函数，根据不同类型输出对应格式。

基本上就这些。std::variant提供了一种现代C++中安全、高效的多类型存储方案，结合std::visit能写出清晰且类型安全的代码。注意避免存储引用类型或数组，也不建议放入太多类型影响性能。掌握好这个工具，能让代码更简洁健壮。

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