C++17好用的类

C++17：std::any std::variant std::optional

简介

• std::any是一个类型安全的容器，可以放置各种类型的数据。
• std::variant是类型安全的union
• std::optional该类型是用来表示一个值是不是存在的。

std::any

场景：类型擦除，任意类型转化，类型安全
例子:

#include 
#include 

int main()
{
	std::cout << std::boolalpha; //将bool值用 "true" 和 "false"显示
	std::any a;  //定义一个空的any，即一个空的容器
	//有两种方法来判断一个any是否是空的
	std << cout << a.has_value() <<std::endl; // any是空的时，has_value 返回值为 false
	std << cout << a.type().name() <<std::endl; //any 是空的时，has_value 返回值为 true
	//几种创建any的方式
	std::any b = 1;                         //b 为存了int类型的值的any
	auto c = std::make_any<float>(5.0f);    //c为存了float类型的any
	std::any d(6.0);                        //d为存储了double类型的any
	std << cout << b.has_value() <<std::endl;   //true 
	std << cout << b.type().name() <<std::endl; //int
	std << cout << c.has_value() <<std::endl;   //true
	std << cout << c.type().name() <<std::endl; //float
	std << cout << d.has_value() <<std::endl;   //true
	std << cout << d.type().name() <<std::endl; //double

	//更改any的值    
	a = 2;   //直接重新赋值
	auto e = c.emplace<float>(4.0f); //调用emplace函数，e为新生成的对象引用

	//清空any的值
	b.reset();
	std << cout << b.has_value() <<std::endl;   //false
	std << cout << b.type().name() <<std::endl; //int

	//使用any的值
	try
	{
		auto f = std::any_cast<int>(a); //f为int类型，其值为2
		std::cout << f <<std::endl; //2
	}
	catch(const std::bad_any_cast& e)
	{
		std::cout<< e.what()<<std::endl;
	}

	try
	{
		auto g = std::any_cast<float>(a); //抛出std::bad_any_cat 异常
		std::cout << g <<std::endl; //该语句不会执行
	}
	catch(const std::bad_any_cast& e)
	{
		std::cout<< e.what()<<std::endl;  //可能输出Bad any_cast
	}
	return 0;
}

std::variant

场景：代替联合体，类型安全

#include 
#include 
#include 

union my_union
{
    int i;
    float f;
    char c;
};

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha;
    std::variant<int, float, char> variant;
    //这里的variant等价于my_union
    //在构造的时候，如果构造过程中抛出了异常，valueless_by_exception的返回值为true
    std::cout<< variant.valueless_by_exception()<<std::endl;   //false

    {
        variant = 12;   // variant包含了int类型
        int i = std::get<int>(variant);  //使用std::get可以获取所含有的值

        try
        {
            auto f = std::get<float>(variant);  //此时的值为int，所以想要获取float的时候就会抛出异常
        }
        catch (const std::bad_variant_access& exception)
        {
            std::cout << exception.what() << std::endl;
        }

        variant = 1.0f;
        auto f = std::get<float>(variant);
        std::cout << f << std::endl;  //1.0
    }
    

    {
        //还可以使用索引来获取对应的值
        auto f = std::get<1>(variant);  
        try
        {
            auto i = std::get<0>(variant);
        }
        catch (const std::bad_variant_access & exception)
        {
            std::cout << exception.what() << std::endl;
        }

        variant = 1;
        auto i = std::get<0>(variant);
        std::cout<<i<<std::endl;  //1
    }

    variant = 2.0f;
    std::cout << variant.index() << std::endl;  //1

    variant = 2;
    std::cout << variant.index() << std::endl;  //0

    return 0;
}

std::optional

该类型是用来表示一个值是不是存在的。std::optional有两个状态，即有值和无值。通常我们将std::optional用于函数的返回值，当函数执行成功了返回有值的状态，当函数执行失败了返回无值的状态。当std::optional有值时，它可以在使用bool值的地方转化为true，反之，转化为false。

场景:
比如说有一个读取文件的函数，这个函数会把文件的内容，存储在一个string中，作为结果返回。因为读取可能会失败，所以这个函数有必要返回一个信息，来表明读取文件是否成功，如果用返回空字符串的方式来表示读取失败，不太好，因为文件可能本身就是空文件，所以空字符串不能代表读取失败。

例子：

#include 
#include 

int main()
{
    std::cout << std::boolalpha;
    std::optional<int> op1;       //表示一个不存在的值
    std::optional<int> op2 = 1;   //表示一个存在的int类型的值
    std::optional<int> op3(2);    //表示存在的一个int类型的值
    std::optional<std::string> op4(std::in_place, 3, 'A');     //构建一个存有std::string类型的std::optional，
                                                               //调用std::string的构造函数，其值为"AAA"
    
    std::cout << op1.has_value() << std::endl;   //输出为false
    
    if (!op1)    
    {
        std::cout << "empty optional is false" << std::endl;  //由于op1不存在值，所以在此转化为false
    }

    try 
    {
        std::cout << op4.value() << std::endl;     //获取std::optional 的值，如果不存在值，则抛出std::bad_optional_access异常
    }
    catch (std::bad_optional_access& e)
    {
        std::cout << e.what() << std::endl;
    }

    std::optional<int> op5;
    std::cout<<op5.value_or(5)<<std::endl;

    op2.reset();
    std::cout << op2.has_value() << std::endl; //false

    op2 = 3;
    op2 = 4.0;
    std::cout << op2.value() << std::endl;    //4.0
    
    op2.emplace<int>(5);
    return 0;
}

总结

多使用C++标准库好用的工具