std::variant和boost::variant有什么区别？

Question

在这个SO问题的答案中：

C++标准库中boost::variant的等效物是什么？

提到了boost::variant和std::variant有所不同。

• 对于使用这些类的人来说，它们有哪些不同之处？
• 委员会表达了什么动机来采用带有这些差异的std::variant？
• 在编写任一代码时，我应该注意什么，以保持与切换到另一个代码的最大兼容性？

(动机是在C++17之前的代码中使用boost::variant)

- einpoklum

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@JohnZwinck：非常希望您能发表一下您的评论/答案，因为您写了我链接中的那个答案。 - einpoklum

我认为只有在与这个问题互动时，JohnZwinck才会收到通知。你可以在他回答另一个问题时发表评论来引起他的注意。 - DavidW

对于那些不知道的人，boost::variant和boost::variant2是两个不同的库。问题是关于前者的，但值得注意的是，boost::variant2的官方文档指出它与std::variant是API兼容的，但有一些附加条件：https://www.boost.org/doc/libs/1_75_0/libs/variant2/doc/html/variant2.html#design_differences_with_stdvariant。另请参阅Boost项目列表：https://www.boost.org/doc/libs/1_75_0/ - Max Barraclough

@MaxBarraclough：请查看编辑内容，以及这个新问题。 - einpoklum

Answer 1

• 赋值/放置行为:

  • boost::variant 可能会在将值赋给一个已存在的 variant 时分配内存。有很多规则来控制这个行为的发生，因此一个 boost::variant 是否会分配内存取决于它被实例化时的 Ts。

  • std::variant 绝不会动态分配内存。然而，作为对 C++ 对象复杂规则的让步，如果赋值/放置操作抛出异常，那么 variant 可能进入“valueless_by_exception”状态。variant 在这种状态下无法访问，也不能使用任何其他访问特定成员的函数。

    只有在赋值/放置操作抛出异常时才会进入这种状态。

• Boost.Variant 包括 recursive_variant，它允许一个 variant 包含它自己。它们本质上是指向 boost::variant 的指针的特殊包装器，但它们与访问机制相结合。

  std::variant 没有这样的辅助类型。

• std::variant 提供了更多使用 C++11 之后特性的方式。例如：

  • 它转发了其组成类型的特殊成员函数的 noexcept 状态。

  • 它具有基于可变参数模板的原地构造函数和放置函数。

  • 缺陷解决方案应用于C++17可能意味着它也会转发其类型的平凡可复制性。也就是说，如果所有类型都是平凡可复制的，则variant<Ts>也将如此。

- Nicol Bolas

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能否在不改变 std::variant 类的情况下，向 namespace std 添加一些内容，以实现这种递归功能？ - einpoklum

@einpoklum：recursive_variant 的重点在于它允许 visit 自动解包并访问它所引用的对象。因此，你必须将这个机制构建到 std::visit 中。但是，这不可能在替换std::visit的情况下完成，而您无法这样做。当然，您可以在自己的命名空间中制作自己的版本的std::visit以进行解包/访问。 - Nicol Bolas

@DanNissenbaum：没有针对这个问题提出建议。然而，N4450 (pdf) 显示委员会并不特别支持它。话虽如此，现在它已经成为标准的一部分，这是可以重新审视的。然而，委员会可能会认为更好的是一个通用机制，允许自定义 std::visit 的使用。这样，您就可以编写自己的 variant，使用该机制并进行自己的递归访问。 - Nicol Bolas

NicolBolas和阅读本文的任何人-关于递归变体的委员会投票结果是8个中立，4个弱反对，2个强烈反对。而且问题是“需要吗？”而不是“希望？”或“有用？”确实，正如Nicol所建议的那样，随着更多人使用std :: variant，这可能会改变。@DanNissenbaum：您可以在标准邮件列表中提出此问题（甚至撰写实际提案）。 - einpoklum

另一个区别是Boost目前使用带有指针的std::get，而非std::get_if来作为非抛出类型的选择。 - Bruce Adams

Answer 2

在设计变体类时，最有争议的主要问题似乎是当对变体进行赋值（完成后应销毁旧值）时抛出异常时应该发生什么：

variant<std::string, MyClassWithThrowingDefaultCtor> v = "ABC";
v = MyClassWithThrowingDefaultCtor();

选项似乎有：

• 通过限制可以表示的类型为无抛异常移动构造类型来防止这种情况。
• 保留旧值 - 但这需要双缓冲。
• 在堆上构造新值，将指向它的指针存储在变体中（即使出现异常，变体本身也不会被破坏）。显然，这就是boost :: variant所做的。
• 对于每个变量都有一个'未连接'状态，并在这种故障发生时转到该状态。
• 未定义行为
• 当出现此类情况后尝试读取其值时，使变量抛出异常。

如果我没错的话，后者已经被接受。

_{这是摘自Axel Naumann的ISO C ++博客文章（2015年11月）的摘要。}

- einpoklum

Answer 3

std::variant与boost::variant略有不同

• std::variant在头文件中声明，而不是在<boost.variant.hpp>中声明
• std::variant永远不会分配内存
• std::variant可用于constexpr
• 对于std::variant，您必须编写std::get_if(&variable)，而不是boost::get(&variable)
• std::variant不能递归地持有自身，并且缺少一些其他高级技术
• std::variant可以就地构造对象
• std::variant具有index()而不是which()

- sun1211

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Boost.Variant不是C++标准的一部分。 - einpoklum