0

0

C++中std::variant怎么实现访问者模式_C++17多态替代方案详解【设计】

冰火之心

冰火之心

发布时间:2026-02-22 10:35:02

|

357人浏览过

|

来源于php中文网

原创

std::variant必须用std::visit安全访问,std::get仅适用于100%确定类型的断言场景;类型检查仅限编译期列表内类型,不支持继承;自定义类型须满足noexcept析构和可移动;性能介于if-else与虚函数之间。

c++中std::variant怎么实现访问者模式_c++17多态替代方案详解【设计】

std::variant访问值时必须用std::visit,不能直接取址

很多人试图像 std::any 那样用 std::get<t>(v)</t> 强制提取,但一旦类型不匹配,程序直接 std::bad_variant_access 终止——这不是异常可捕获的“错误”,而是未定义行为的前兆。核心原因:variant不保证当前持有哪个类型,std::get 是“断言式访问”,只适合你100%确定状态的极少数场景(比如刚构造完立刻读)。

正确路径只有 std::visit:它在编译期生成所有可能类型的分发逻辑,运行时安全跳转。常见误用是传入一个普通 lambda 却漏写 auto 参数,导致编译失败:

std::variant<int, std::string> v = "hello";
// ❌ 编译不过:lambda参数类型不匹配所有分支
std::visit([](int x) { /* ... */ }, v); 
<p>// ✅ 正确:用auto推导,或显式重载operator()
std::visit([](auto&& x) { std::cout << x; }, v);
  • 如果需要区分不同类型的处理逻辑,优先写成 struct visitor { void operator()(int) {...} void operator()(const std::string&) {...} }; 再传入 std::visit(visitor{}, v)
  • 避免在 visitor 里做耗时操作——std::visit 本身开销极小,但逻辑复杂会拖慢热点路径
  • 注意 const 与引用:传 v 还是 std::as_const(v),决定 visitor 能否修改内部值

std::holds_alternative检查类型时别当成运行时类型判断

std::holds_alternative<t>(v)</t> 看起来像动态类型检查,但它只是查 variant 当前是否恰好存着 T——不是“是不是某种基类”或“能不能转型为 T”。它和 std::get_if<t>(v)</t> 是一对:前者返回 bool,后者返回 T*(空指针表示不匹配)。

典型陷阱是想用它模拟多态行为:

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

Calliper 文档对比神器
Calliper 文档对比神器

文档内容对比神器

下载
struct Base { virtual ~Base() = default; };
std::variant<DerivedA, DerivedB> v;
// ❌ 错误期待:holds_alternative<Base> 永远为 false —— Base 根本不在 variant 的类型列表里
if (std::holds_alternative<Base>(v)) { ... }
  • variant 的类型集合是编译期固定死的,不支持继承关系自动降级或提升
  • 若真需要运行时多态,std::variant 不是替代品,该用虚函数或 std::unique_ptr<base>
  • std::holds_alternative 合适的场景是:解析配置后做简单分流,比如 std::variant<int double std::string></int> 接口返回值

自定义类型放进variant前必须满足可析构、可移动

把自定义类塞进 std::variant<a b c></a>,编译器会静默拒绝某些类型——不是报错,而是让你的 std::visit 或构造调用根本无法通过 SFINAE。关键约束有两条:A 必须有 noexcept 析构函数,且至少支持移动构造/赋值(拷贝可选)。

最常踩的坑是带 raw pointer 成员、手动管理资源的类:

struct Bad {
    int* p;
    Bad() : p(new int{42}) {}
    ~Bad() { delete p; } // ❌ 不是 noexcept!默认不是
}; 
std::variant<Bad> v; // 编译失败:variant要求析构函数noexcept
  • 修复方法:显式加 ~Bad() noexcept = default; 或手动实现并标记 noexcept
  • 如果类不可移动(比如禁用了移动操作符),variant 无法在内部切换类型,编译时报错指向 std::variant 内部的移动赋值操作
  • 注意 std::monostate:它是零大小占位类型,常用来表示“空状态”,但别忘了它也参与类型列表长度计算

性能敏感场景下,variant比虚函数调用快,但比直接 if-else 慢

variant 的访问开销本质是:一次小型 switch(通常编译为跳转表或条件跳转),加上一次函数调用。它比虚函数调用略快(少一次 vtable 查找+间接跳转),但比手写的 if (holds_alternative<int>(v)) { ... } else if (...) { ... }</int> 多一次分支预测失败风险。

真正影响性能的不是 std::visit 本身,而是 visitor 里做的事儿。比如在热循环中反复访问 variant 并做字符串拼接,瓶颈就完全不在 variant 上。

  • 如果类型数 ≤ 3 且分支逻辑极简,手写 std::get_if + if 可能更高效(编译器更容易内联)
  • variant 的内存布局是“最大类型尺寸 + 1 字节 tag”,所以往里面塞大对象(如 std::array<char></char>)会显著增加栈占用
  • 跨 shared library 边界传递 variant 很危险——各模块对类型布局的理解可能不一致,尤其涉及模板实例化时

variant 不是银弹。它解决的是“有限、已知、异构类型集合”的安全访问问题,不是通用多态。把类型列表写长了、塞进不可控的第三方类、或者指望它替代接口抽象,都会在后期卡住。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

810

2023.08.02

if什么意思
if什么意思

if的意思是“如果”的条件。它是一个用于引导条件语句的关键词,用于根据特定条件的真假情况来执行不同的代码块。本专题提供if什么意思的相关文章,供大家免费阅读。

826

2023.08.22

switch语句用法
switch语句用法

switch语句用法:1、Switch语句只能用于整数类型,枚举类型和String类型,不能用于浮点数类型和布尔类型;2、每个case语句后面必须跟着一个break语句,以防止执行其他case的代码块,没有break语句,将会继续执行下一个case的代码块;3、可以在一个case语句中匹配多个值,使用逗号分隔;4、Switch语句中的default代码块是可选的等等。

559

2023.09.21

Java switch的用法
Java switch的用法

Java中的switch语句用于根据不同的条件执行不同的代码块。想了解更多switch的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

435

2024.03.13

java多态详细介绍
java多态详细介绍

本专题整合了java多态相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

24

2025.11.27

c语言const用法
c语言const用法

const是关键字,可以用于声明常量、函数参数中的const修饰符、const修饰函数返回值、const修饰指针。详细介绍:1、声明常量,const关键字可用于声明常量,常量的值在程序运行期间不可修改,常量可以是基本数据类型,如整数、浮点数、字符等,也可是自定义的数据类型;2、函数参数中的const修饰符,const关键字可用于函数的参数中,表示该参数在函数内部不可修改等等。

550

2023.09.20

js 字符串转数组
js 字符串转数组

js字符串转数组的方法:1、使用“split()”方法;2、使用“Array.from()”方法;3、使用for循环遍历;4、使用“Array.split()”方法。本专题为大家提供js字符串转数组的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

596

2023.08.03

js截取字符串的方法
js截取字符串的方法

js截取字符串的方法有substring()方法、substr()方法、slice()方法、split()方法和slice()方法。本专题为大家提供字符串相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

217

2023.09.04

pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法
pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法

本专题系统整理pixiv网页版官网入口及登录访问方式,涵盖官网登录页面直达路径、在线阅读入口及快速进入方法说明,帮助用户高效找到pixiv官方网站,实现便捷、安全的网页端浏览与账号登录体验。

928

2026.02.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 9.9万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4.9万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 18.8万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号