C++ Variant访问重载函数

Question

我想在变体上执行重载函数。以下代码块可以运行并编译，但 visit 调用似乎过于复杂。为什么我不能简单地写：

std::visit(&f, something);

工作版本和上下文：

#include <variant>
#include <string>
#include <iostream>
#include <functional>

struct A {
        std::string name = "spencer";
};

struct B {
        std::string type = "person";
};

struct C {
        double age = 5;
};

void f(A a) {
        std::cout << a.name << std::endl;
}

void f(B b) {
        std::cout << b.type << std::endl;
}

void f(C c) {
        std::cout << c.age << std::endl;
}


int main() {
        std::variant<A, B, C> something{B{}};
        std::visit([](auto&& x) {f(x);}, something);
}

有没有更简单的方法？

Answer 1

std::visit(&f, something);

这是无效的，因为 f 不是一个函数。 &f 说“给我指向 f 的指针”。但是 f 不是一回事；这三个函数恰好共享一个名称，具有三个独立的指针。

std::visit([](auto&& x) {f(x);}, something);

这将创建一个基于模板的闭包，该模板生成代码以在编译时执行分派。实际上，它就像我们做的那样工作

void f(A a) {
  std::cout << a.name << std::endl;
}

void f(B b) {
  std::cout << b.type << std::endl;
}

void f(C c) {
  std::cout << c.age << std::endl;
}

struct F {  
  template<typename T>
  void operator()(T x) {
    f(x);
  }
};

int main() {
  std::variant<A, B, C> something{B{}};
  std::visit(F(), something);
}

这会强制 C++ 编译器在模板扩展期间生成类似

的内容

void f(A a) {
  std::cout << a.name << std::endl;
}

void f(B b) {
  std::cout << b.type << std::endl;
}

void f(C c) {
  std::cout << c.age << std::endl;
}

struct F {
  void operator()(A x) {
    f(x);
  }
  void operator()(B x) {
    f(x);
  }
  void operator()(C x) {
    f(x);
  }
};

int main() {
  std::variant<A, B, C> something{B{}};
  std::visit(F(), something);
}

如果你想消除 lambda 包装器，你需要一个可以作为参数传递的可调用对象，而函数指针是不够的，因为函数指针不能进行重载解析。我们总是可以显式地创建一个仿函数对象。

struct F {
  void operator()(A a) {
    std::cout << a.name << std::endl;
  }
  void operator()(B b) {
    std::cout << b.type << std::endl;
  }
  void operator()(C c) {
    std::cout << c.age << std::endl;
  }
};

int main() {
  std::variant<A, B, C> something{B{}};
  std::visit(F(), something);
}

是否认为这种方法比以前的方法更清洁取决于您。一方面，它更像是传统的 OOP 访问者模式，因为我们有一个对象进行访问。另一方面，如果我们可以传递函数的 name 并让 C++ 理解我们的意思，那就太好了，但这将需要特殊的 C++ 语法 std::visit或多方法形式的运行时调度。无论哪种方式，它都不太可能很快发生，或者根本不会发生。

Answer 2

@Silvio 答案的一个变体是创建一个模板 overload 继承自您的函数的类型：

#include <variant>
#include <iostream>

struct A {
    std::string name = "spencer";
};

struct B {
    std::string type = "person";
};

struct C {
    double age = 5;
};


template<typename...Func>
struct overload : Func... {
    using Func::operator()...;
};

template<typename...Func> overload(Func...) -> overload<Func...>;


int main()
{
    overload ovld {
        [](A a) { std::cout << a.name << std::endl; },
        [](B b) { std::cout << b.type << std::endl; },
        [](C c) { std::cout << c.age << std::endl; }
    };

    std::variant<A, B, C> something{B{}};

    std::visit(ovld, something);
}

C++17 之前，聚合 CTAD 需要推导指南（Class 模板参数推导）

Answer 3

Is there a simpler way? Well, there might be a syntactically more streamlined way:

您可以在 std::visit 内的 cppreference example 使用重载{}：

std::visit(overloaded{
    [](A a) { std::cout << a.name << std::endl; },
    [](B b) { std::cout << b.type << std::endl; },
    [](C c) { std::cout << c.age << std::endl; }
}, something);

在这里，overloaded 实现非常简单，唯一感兴趣的可能是推导指南，以防您还不熟悉 C++17 推导指南

或者更好的是，您可以对相同的 overloaded 结构做一些改动，使之成为可能：

something| match {
    [](A a) { std::cout << a.name << std::endl; },
    [](B b) { std::cout << b.type << std::endl; },
    [](C c) { std::cout << c.age << std::endl; }
};

我个人比较喜欢后一个版本，因为它更加精简，而且它类似于其他一些语言中的 match 从句。

实施实际上非常简单，仅有的 2 处变化是：

你把overloaded重命名为你喜欢的名字，这里是match
你重载了运算符|让它工作

template <typename... Ts, typename... Fs>
constexpr decltype(auto) operator| (std::variant<Ts...> const& v, match<Fs...> const& match) {
    return std::visit(match, v);
}

我在 this repo 中有这个和更多语法糖（例如 variant 和 any 的 |is 和 |as "operator-lookalikes"）:)

C++ Variant访问重载函数

C++ Variant visit overloaded function

c++

variant