C++如何使用std::variant访问和存储不同类型？（C++17）

std::variant 是 C++17 引入的类型安全联合体，用于存储多种类型之一并明确当前活跃类型；声明时列出允许类型，支持直接、花括号及 in_place_type 初始化；访问需用 std::get、std::get_if 或 std::visit 确保类型安全。

std::variant 是 C++17 引入的类型安全联合体，用来在单个对象中存储多种可能类型中的一个，且能明确知道当前存的是哪种。它比传统 union 更安全，也比 void* 或手动管理类型标签更清晰。

如何声明和初始化 std::variant

声明时列出所有允许的类型，顺序不重要，但需满足可构造、可析构等基本要求（比如不能含引用或抽象类）。

• 支持直接初始化：`std::variant v = 42;` → 存 int
• 支持花括号初始化：`std::variant v{"hello"};` → 存 string
• 支持 std::in_place_type_t 指定构造：`std::variant<:string int> v(std::in_place_type<:string>, "hi", 2);` → 调用 string 的构造函数（带参数）

如何安全访问当前值（避免未定义行为）

不能像普通 union 那样直接 reinterpret_cast；必须先确认活跃类型，再获取值。推荐方式有三种：

• std::get(v)：若当前确实是 T 类型，返回引用；否则抛 std::bad_variant_access 异常
• std::get_if(&v)：返回指向 T 的指针，若不是 T 则返回 nullptr，适合需要判断类型的场景
• std::visit：最强大也最常用，对当前值执行类型匹配的函数调用，天然覆盖所有情况

如何用 std::visit 处理不同分支

std::visit 接收一个可调用对象（如 lambda）和一个或多个 variant。对单个 variant，lambda 需支持所有可能类型：

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std::variant v = "test";
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 << "string: " << x << '\n';
    } else if constexpr (std::is_same_v) {
        std::cout << "bool: " << std::boolalpha << x << '\n';
    }
}, v);

这种 if constexpr + visit 的组合是类型安全、零开销的多态处理方式。

如何查询和检查当前状态

运行时可随时检查 variant 状态：

• v.index()：返回当前活跃类型的 0-based 序号（如 variant 中 int 是 0，string 是 1）
• std::holds_alternative(v)：返回 bool，判断是否正存着 T
• v.valueless_by_exception()：返回 true 表示因异常导致无有效值（例如某类型构造失败）

注意：index() 和 holds_alternative 不保证类型安全访问，只是辅助判断，真正取值仍需 get 或 visit。

基本上就这些。std::variant 的核心是“静态类型列表 + 运行时单活跃值 + 访问前校验”，用好 visit 和 get_if 就能写出清晰又健壮的类型多态逻辑。