告別類型轉換噩夢！C++17 隱藏的安全衛(wèi)士曝光
嘿嘿，親愛的C++程序員朋友們！?? 我是 everystep，今天想和大家分享一個超級有趣的新伙伴 - std::variant！這位"百變星君"可是C++17派來的神秘特工呢！???
你知道嗎？在C++的世界里，variant就像是一個會變魔術的小精靈 ??♂??。它不僅繼承了union那種"一個蘿卜一個坑"的神奇本領，還自帶了一身防護服！??? 想想看，以前用union的時候，我們總是提心吊膽，生怕一不小心就把int當成了float來用 ??。但是有了variant這個貼心小助手，你再也不用擔心啦！它會像一個盡職盡責的保鏢一樣，幫你看護好每一個類型 ?????。
variant 定義
std::variant ??這位小可愛是 C++17 派來的特派員，它的使命是要替代那個有點不太靠譜的老前輩 union 呢～??
它的"身份證"長這樣：???
template<class... Types> class variant;哎呀，看起來好像有點復雜？別擔心！其實它就像是一個會變身的超級英雄 ??♂??，可以變成我們指定的任何一種類型。比如說：??
std::variant<int, std::string, double> v; // 剛出生時是個小int(0) ??
v = "我要變身！"; // 噗～變成字符串啦！?
v = 3.14; // 再變！這次是小數啦！??不過這位小英雄也是有些小規(guī)矩的哦～首先，它不喜歡引用??、數組??和 void ??這些"奇怪的東西"。但是！它特別喜歡和相同的類型做朋友??，所以 std::variant<int, int> 也是可以的呢?。m然看起來有點傻傻的 ??）
最神奇的是，這位小英雄有著超強的安全意識 ???！它每時每刻都會確保自己只變成一種允許的類型??，絕對不會讓自己處于一個"不明不白"的狀態(tài)。就像是一個特別認真的安保人員??♂?，時刻保護著我們的代碼安全！
啊，對了！它剛出生的時候總是會變成第一個類型的樣子（就像上面例子中的 int）。這就好比是它的"嬰兒形態(tài)"??，多可愛呀！??
有了這位小英雄的幫助，我們再也不用擔心類型轉換的安全問題啦！它就像是一個會自我保護的百變小精靈??♂?，讓我們的代碼世界變得更加安全又有趣！?
讓我們一起和這位可愛的 variant 小英雄成為好朋友吧！????
variant 的絕技大放送
讓我們來看看我們的 variant 大魔術師都會些什么絕招吧！?
首先呢，這位魔術師出生的時候就帶著各種神奇的本領 ??。它可以空手出現（默認構造），也可以直接變身成任何允許的類型（帶參構造）。當它功成身退時，還會把自己收拾得干干凈凈（析構函數），真是個講究的小家伙呢！
std::variant<int, std::string> v; // 空手出現，默認是 int 哦～
std::variant<int, std::string> v2(42); // 直接以 int 形態(tài)登場！有時候啊，我們的小魔術師會玩"猜猜我是誰"的游戲 ??。通過 index() 這個小法術，你隨時都能知道它現在是什么形態(tài)：
std::variant<int, std::string, double> v = "魔法時刻";
std::cout << v.index(); // 輸出 1，因為 string 是第二個類型（從0開始數哦）哦！這位小魔術師還有個有趣的特技 - valueless_by_exception() ??！雖然很少見，但有時候它可能會遇到一些特別特別罕見的情況，比如變形失敗啦。這時候它就會告訴我們："抱歉，我現在有點迷失自我..." ??
想要讓它快速變身？emplace() 就是你的好幫手！就像變魔術一樣，不需要中間過程，直接就能變成新的形態(tài)：
std::variant<std::string, int> v = "原來是字符串";
v.emplace<1>(42); // 噗～一下子就變成整數啦！有時候兩個 variant 小魔術師想要交換位置？那就來個 swap() 吧！就像兩個魔術師在舞臺上華麗地交換位置一樣優(yōu)雅 ??：
std::variant<int, std::string> v1 = 42;
std::variant<int, std::string> v2 = "魔法交換";
v1.swap(v2); // 嘩～位置互換！最后要說的是即將在 C++26 中加入的新絕技 visit() ??！這簡直就像是魔術師的終極表演??，能讓我們優(yōu)雅地處理 variant 中的任何類型?。不過現在我們已經可以用非成員函數版本的 visit 來玩耍啦～??
看看，我們的 variant 是不是特別厲害呀？它不僅會變魔術??，還特別注重安全???，絕對不會讓危險的類型轉換悄悄溜進來！???♂? 有了這些絕技加持，寫代碼簡直就像變魔術一樣有趣呢！???
記住哦，variant 的每一個小技能都是為了讓我們的代碼更安全???、更優(yōu)雅??、更快樂??！讓我們一起享受這場 C++ 的魔法盛宴吧！???
variant 的好朋友們 - 非成員函數
哎呀，各位小可愛們，我們剛才聊了這么多 variant 的個人技能，現在該說說它的好朋友們啦！??? 這些非成員函數就像是 variant 的專屬助手團，隨時準備幫忙解決各種問題呢！????
首先登場的是萬能的 visit() 小助手 ????！它就像是一個超級翻譯官???，能夠理解 variant 的每一種狀態(tài)。無論 variant 變成什么形態(tài)，visit 都能優(yōu)雅地處理??♂?：
std::variant<int, std::string> v = "魔法時刻";
std::visit([](const auto& x) {
std::cout << "哇！我發(fā)現了：" << x << std::endl;
}, v);接下來是我們的福爾摩斯 - holds_alternative() ???♂???！它可以幫我們破案???♀?，查明 variant 當前是不是某個特定類型??：
std::variant<int, std::string> v = 42;
if(std::holds_alternative<int>(v)) {
std::cout << "啊哈！果然是個整數！" << std::endl;
} // 聰明的偵探永遠猜對～ ???♂?然后是勇敢的探險家兄弟 get() 和 get_if() ?????！他們可以直接潛入 variant 內部，把里面的值取出來 ??♂???。不過 get() 比較莽撞 ??，如果類型不對就會拋出異常 ??；而 get_if() 則更謹慎一些 ??，會先看看情況 ??：
std::variant<int, std::string> v = 42;
try {
std::cout << std::get<int>(v) << std::endl; // get() 大膽地直接沖進去
auto* ptr = std::get_if<std::string>(&v); // get_if() 會先偵查一下
if(ptr) std::cout << *ptr << std::endl; // 安全第一哦～
} catch(const std::bad_variant_access& e) {
std::cout << "哎呀，走錯房間啦！" << std::endl; // 被抓包啦！??
}比較運算符們則是一群可愛的小裁判 ??????????！它們負責判斷兩個 variant 誰大誰小??：
std::variant<int, std::string> v1 = 42;
std::variant<int, std::string> v2 = "魔法";
bool result = v1 < v2; // 小裁判們開始比較啦！??最后要說的是神奇的 std::swap 特化版本 ??，它就像是一個變魔術的老師，可以讓兩個 variant 瞬間交換位置：
std::variant<int, std::string> v1 = 42;
std::variant<int, std::string> v2 = "魔法交換";
std::swap(v1, v2); // 嗖～位置互換！?看看，這些好朋友們多么可愛又有用啊！?? 它們和 variant 一起組成了一個超級溫暖的小團隊，隨時準備解決各種各樣的問題。有了這些好朋友的幫助，處理 variant 簡直就像在魔法世界里玩耍一樣輕松愉快！???
variant 的神奇小伙伴們 - 輔助類型
嘿嘿,各位小可愛們,我們來認識一下 variant 的幾個神奇小伙伴吧! ?? 這些小伙伴們雖然默默無聞,但都是 variant 大家庭里不可或缺的成員呢~
首先登場的是害羞的 monostate 小朋友 ??! 它就像是一個"占位符",當你需要一個 variant 的某個類型可以默認構造,但原本的類型不支持默認構造時,就可以請它來幫忙啦:
class NoDefault {
NoDefault() = delete; // 這個類不能默認構造哦~
public:
explicit NoDefault(int n) {}
};
// 有了 monostate,variant 就可以默認構造啦!
std::variant<std::monostate, NoDefault> v; // 默認是 monostate然后是嚴肅的 bad_variant_access 警長 ??♂?! 當你試圖用錯誤的方式訪問 variant 時,它就會跳出來制止你:
std::variant<int, std::string> v = 42;
try {
std::get<std::string>(v); // 糟糕!類型不匹配!
} catch(const std::bad_variant_access& e) {
std::cout << "警長說: " << e.what() << " ??" << std::endl;
}還有一對雙胞胎偵探 - variant_size 和 variant_alternative ???♂????♀?! 它們能告訴你 variant 里藏了多少種類型,以及每個位置藏的是什么類型:
using MyVariant = std::variant<int, std::string, double>;
constexpr std::size_t size = std::variant_size_v<MyVariant>; // 是3個哦!
using SecondType = std::variant_alternative_t<1, MyVariant>; // 是string呢!哦對了,還有一個神秘數字 variant_npos ??! 它就像是 variant 世界里的"-1",表示"啊呀,這里什么都沒有呢~":
std::variant<int, std::string> v;
// 在某些特殊情況下...
if(v.index() == std::variant_npos) {
std::cout << "咦?variant 好像迷路了呢~ ??" << std::endl;
}最后要說的是 variant 的專屬算命師 - std::hash 特化版本 ??! 它可以為 variant 算出獨一無二的命運數字:
std::variant<int, std::string> v = "福氣";
std::size_t hash_value = std::hash<decltype(v)>{}(v); // 算命時間到! ?看看,這些可愛的小伙伴們是不是都很有趣呀? ?? 它們和 variant 一起組成了一個溫暖的小家庭,互相幫助,讓我們的代碼世界變得更加豐富多彩! 記住要善待這些小可愛們哦~ ???
variant 的番外小故事
嘿嘿,小伙伴們,今天讓我們來聽聽關于 variant 的一些有趣小故事吧! ??
首先是它的"身份證" - 特性測試宏 __cpp_lib_variant ??。每當你想確認編譯器是否支持這位小可愛時,就可以問問它的身份證號啦~就像這樣:
#ifdef __cpp_lib_variant
std::cout << "variant 向你揮手打招呼啦! ??" << std::endl;
#else
std::cout << "啊哦,variant 還在路上呢~ ??" << std::endl;
#endif說到 variant 啊,它還有兩個超級要好的閨蜜 - std::optional 和 std::any ??♀?! optional 就像是一個神秘的禮物盒,里面可能有驚喜,也可能什么都沒有;而 any 則是個百寶箱,可以往里面放任何東西! 它們仨經常一起出現在代碼的聚會上呢~
std::optional<int> opt = 42; // 禮物盒里有個數字! ??
std::any magical_box = "驚喜"; // 百寶箱里裝著字符串! ???
std::variant<int, std::string> v; // variant 則是個變形金剛! ??哦對啦,variant 雖然很厲害,但它也有些小煩惱呢 ??。比如說,有時候在類型轉換的時候會遇到一些小麻煩。不過別擔心,C++ 委員會的大神們都在努力幫它解決這些問題呢! 就像父母關心孩子一樣,他們會在每個缺陷報告中認真記錄和解決這些小問題 ??。
有趣的是,variant 和它的好朋友們組成了 C++17 的"多態(tài)三劍客" ??! 它們一起為我們帶來了更安全、更靈活的類型系統。如果說 variant 是變形金剛,那 optional 就是魔法禮物盒,any 則是哆啦A夢的四次元口袋,各有各的本領呢!
所以啊,下次當你在代碼世界里遇到需要處理多種類型的場景時,不妨叫上這三個小伙伴一起來幫忙。它們一定會讓你的代碼之旅變得更加有趣又安全! ???
記住我們的口號："variant 變變變,optional 藏藏藏,any 裝裝裝,C++ 越來越強!" ?? 讓我們一起在代碼的海洋里快樂遨游吧!
