为什么我不能检索变体的索引并使用它来获取其内容？

Question

我正在尝试访问变体的内容。我不知道里面有什么，但谢天谢地，变种确实知道。所以我想我会问变体它在什么索引上，然后使用该索引 std::get 它的内容。

但这不能编译：

#include <variant>

int main()
{
  std::variant<int, float, char> var { 42.0F };

  const std::size_t idx = var.index();

  auto res = std::get<idx>(var);

  return 0;
}

错误发生在 std::get 调用中：

error: no matching function for call to ‘get<idx>(std::variant<int, float, char>&)’
   auto res = std::get<idx>(var);
                               ^
In file included from /usr/include/c++/8/variant:37,
                 from main.cpp:1:
/usr/include/c++/8/utility:216:5: note: candidate: ‘template<long unsigned int _Int, class _Tp1, class _Tp2> constexpr typename std::tuple_element<_Int, std::pair<_Tp1, _Tp2> >::type& std::get(std::pair<_Tp1, _Tp2>&)’
     get(std::pair<_Tp1, _Tp2>& __in) noexcept
     ^~~
/usr/include/c++/8/utility:216:5: note:   template argument deduction/substitution failed:
main.cpp:9:31: error: the value of ‘idx’ is not usable in a constant expression
   auto res = std::get<idx>(var);
                               ^
main.cpp:7:15: note: ‘std::size_t idx’ is not const
   std::size_t idx = var.index();
               ^~~

我该如何解决这个问题？

Answer 1

问题是 std::get<idx>(var); 需要（对于 idx）一个编译时已知值。

所以 constexpr 值

// VVVVVVVVV
   constexpr std::size_t idx = var.index();

但是要将 idx 初始化为 constexpr，var 也必须是 constexpr

// VVVVVVVVV
   constexpr std::variant<int, float, char> var { 42.0F };

Answer 2

问题出在编译时实例化模板，而您获得的索引是在运行时计算的。类似地，C++ 类型也在编译时定义，因此即使使用 auto 声明，res 也必须具有具体类型才能使程序格式良好。这意味着即使没有对模板的限制，对于非常量表达式 std::variant 来说，你试图做的事情本质上是不可能的。如何解决这个问题？

首先，如果你的变体确实是一个常量表达式，代码会按预期编译和工作

#include <variant>

int main()
{
  constexpr std::variant<int, float, char> var { 42.0f };

  constexpr std::size_t idx = var.index();

  auto res = std::get<idx>(var);

  return 0;
}

否则你将不得不使用一些手动分支机制

if (idx == 0) {
    // Now 'auto' will have a concrete type which I've explicitly used
    int value == std::get<0>(var);
}

您可以使用访问者模式定义这些分支，参见 std::visit。

Answer 3

基本上，你不能。

您写道：

I don't know what's in there, but thankfully, the variant does

...但仅在运行时，而不是在编译时。
这意味着您的 idx 值不是编译时。
而那意味着你不能直接使用get<idx>()。

你可以做的是有一个 switch 语句；丑陋，但它会起作用：

switch(idx) {
case 0: { /* code which knows at compile time that idx is 0 */ } break;
case 1: { /* code which knows at compile time that idx is 1 */ } break;
// etc. etc.
}

然而，这相当丑陋。正如评论所建议的那样，您也可以 std::visit() （这与上面的代码没有太大区别，除了使用可变参数模板参数而不是如此显式）并完全避免切换。对于其他基于索引的方法（不特定于 std::variant），请参阅：

Answer 4

编译器需要在编译时知道 idx 的值，std::get<idx>() 才能工作，因为它被用作模板参数。

第一个选项：如果代码要在编译时运行，则将所有内容设为 constexpr:

constexpr std::variant<int, float, char> var { 42.0f };

constexpr std::size_t idx = var.index();

constexpr auto res = std::get<idx>(var);

这是可行的，因为 std::variant 是 constexpr 友好的（它的构造函数和方法都是 constexpr）。

第二个选项：如果代码在编译时不打算运行（很可能是这种情况），编译器无法在编译时推断出 res 的类型，因为它可能是三个不同的东西（int、float 或 char）。 C++ 是一种静态类型语言，编译器必须能够从后面的表达式中推断出 auto res = ... 的类型（即它必须始终是同一类型）。

您可以使用 std::get<T> 和类型而不是索引，如果您已经知道它将是什么：

std::variant<int, float, char> var { 42.0f }; // chooses float

auto res = std::get<float>(var);

一般来说，使用std::holds_alternative检查变体是否持有每个给定的类型，并分别处理它们：

std::variant<int, float, char> var { 42.0f };

if (std::holds_alternative<int>(var)) {
    auto int_res = std::get<int>(var); // int&
    // ...
} else if (std::holds_alternative<float>(var)) {
    auto float_res = std::get<float>(var); // float&
    // ...
} else {
    auto char_res = std::get<char>(var); // char&
    // ...
}

或者您可以使用 std::visit。这稍微复杂一些：您可以使用与类型无关并适用于所有变体类型的 lambda/templated 函数，或者传递带有重载调用运算符的仿函数：

std::variant<int, float, char> var { 42.0f };

std::size_t idx = var.index();

std::visit([](auto&& val) {
    // use val, which may be int&, float& or char&
}, var);

有关详细信息和示例，请参阅 std::visit。

Answer 5

这在C++的模型中是天生不可能的；考虑

template<class T> void f(T);
void g(std::variant<int,double> v) {
  auto x=std::get<v.index()>(v);
  f(x);
}

正在调用哪个 f，f<int> 或 f<double>？如果它是“两者”，则意味着 g 包含一个分支（它没有），或者 g 有两个版本（这只是将问题推给了它的调用者）。想想 f(T,U,V,W)——编译器在哪里停止？

实际上有一个用于 C++ 的 JIT 的 proposal，它可以通过在调用 f 的那些附加版本时编译它们来允许这样的事情，但它还很早。

为什么我不能检索变体的索引并使用它来获取其内容？

Why can I not retrieve the index of a variant and use that to get its content?

c++

c++17

variant