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C++17 异构(tuple)与多模态数据结构(variant)

news 2025/11/5 9:50:38

C++17 提供了多种用于存储和处理不同类型数据的结构。
其中，std::variant 和 std::tuple 是最常用的两种异构容器，各有适用场景。

1️⃣ std::variant

概念

类型安全的联合体，一次只能存储 一种类型。
适用于多模态数据、事件系统、消息队列等场景。
模板参数可以有任意多个 不同类型（类型不能重复）。

示例

#include <variant>
#include <string>
#include <iostream>using MultiType = std::variant<int, double, std::string>;int main() {MultiType v;v = 42;       // intv = 3.14;     // doublev = "hello"s; // string
}

访问方式

std::get<T> / std::get<index> → 获取指定类型或索引的值
std::get_if<T> → 返回指针，类型不匹配返回 nullptr
std::visit → 根据当前存储类型执行逻辑（推荐）

2️⃣ std::tuple

概念

异构类型容器（heterogeneous container）。
一次可以存储 多个不同类型元素，每个元素类型固定。
适合固定结构数据、函数多返回值、记录多字段信息。

示例

#include <tuple>
#include <string>
#include <iostream>int main() {std::tuple<int, double, std::string> t{42, 3.14, "hello"};std::cout << std::get<0>(t) << "\n"; // 42std::cout << std::get<1>(t) << "\n"; // 3.14std::cout << std::get<2>(t) << "\n"; // hello// 使用结构化绑定auto [i, d, s] = t;
}

特点

每个元素同时存在，类型在编译期确定
是典型的 异构/异形容器

3️⃣ std::variant 与 std::tuple 对比

维度	std::variant	std::tuple
存储数量	单值，类型可变	多值组合，类型固定
类型变化	运行时可切换	编译期固定
用途	多模态单值、事件系统	多返回值、固定结构数据
访问方式	std::get / std::visit	std::get / 结构化绑定