C++17之std::any的具體使用

更新時間：2022年02月07日 09:57:45 作者：云洞

本文主要介紹了C++17之std::any的具體使用，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

訣竅在于，對象同時擁有包含的值和使用typeid包含值的類型。因為這個值可以有任何大小，所以可以在堆上分配內存，鼓勵實現(xiàn)避免小對象的動態(tài)分配。也就是說，如果分配一個字符串，對象將為該值分配內存并復制該字符串，同時也在內部存儲分配的字符串。稍后，可以執(zhí)行運行時檢查來確定當前值的類型，并使用any_cast<該值的類型>獲取值。

1. 使用std::any

下面的例子演示了std::any:

std::any a; // a is empty
std::any b = 4.3; // b has value 4.3 of type double
 
a = 42; // a has value 42 of type int
b = std::string{"hi"}; // b has value "hi" of type std::string
 
if (a.type() == typeid(std::string)) 
{
    std::string s = std::any_cast<std::string>(a);
    useString(s);
}
else if (a.type() == typeid(int)) 
{
    useInt(std::any_cast<int>(a));
}

可以聲明std::any為空或由特定類型的值初始化。初始值的類型成為所包含值的類型。通過使用成員函數(shù)type()，可以根據(jù)任何類型的類型ID檢查所包含值的類型。如果對象是空的，對象類型ID是typeid(void)。要訪問包含的值，可以通過std::any_cast<對象類型>的方式：

auto s = std::any_cast<std::string>(a);

如果轉換失敗，因為對象為空或包含的類型不匹配，則拋出std::bad_any_cast。因此，在不檢查或不知道類型的情況下，最好實現(xiàn)以下功能:

try {
auto s = std::any_cast<std::string>(a);
...
}
catch (std::bad_any_cast& e) {
std::cerr << "EXCEPTION: " << e.what() << '\n';
}

注意，std::any_cast<>創(chuàng)建了一個傳遞類型的對象。如果將std::string作為模板參數(shù)傳遞給std::any_cast<>，它將創(chuàng)建一個臨時string(一個prvalue)，然后用它初始化新對象s。如果沒有這樣的初始化，通常最好轉換為引用類型，以避免創(chuàng)建臨時對象:

std::cout << std::any_cast<const std::string&>(a);

要修改該值，需要轉換為對應的引用類型:

std::any_cast<std::string&>(a) = "world";

還可以為std::any對象的地址調用std::any_cast。在這種情況下，如果類型匹配，則強制轉換返回相應的地址指針;如果不匹配，則返回nullptr:

auto p = std::any_cast<std::string>(&a);
if (p) {
...
}

例1：

#include <iostream>
#include <any>
 
int main()
{
    std::any i = 42;
    const auto ptr = std::any_cast<int>(&i);
    if (ptr)
    {
        std::cout << ptr << std::endl;
    }
 
    return 0;
}

結果如下：

要清空現(xiàn)有std::任何可以調用的對象:

方法1：a.reset(); // makes it empty

方法2：a = std::any{};

方法3： a = {};

可以直接檢查對象是否為空:

if (a.has_value()) {
...
}

還要注意，值是使用衰減類型存儲的(數(shù)組轉換為指針，忽略頂層引用和const)。對于字符串常量，這意味著值類型是const char*。要檢查type()并使用std::any_cast<>，必須使用以下類型:

std::any a = "hello"; // type() is const char*
if (a.type() == typeid(const char*)) { // true
...
}
if (a.type() == typeid(std::string)) { // false
...
}
std::cout << std::any_cast<const char*>(v[1]) << '\n'; // OK
std::cout << std::any_cast<std::string>(v[1]) << '\n'; // EXCEPTION

std::any沒有定義比較運算符(因此，不能比較或排序對象)，沒有定義hash函數(shù)，也沒有定義value()成員函數(shù)。由于類型只在運行時才知道，所以不能使用泛型lambdas處理與類型無關的當前值。總是需要運行時函數(shù)std::any_cast<>來處理當前值。

然而，可以將std::任何對象放入容器中。

例2:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <any>
 
int main()
{
    std::vector<std::any> v;
    v.push_back(42);
    std::string s = "hello";
    v.push_back(s);
    for (const auto& a : v) {
        if (a.type() == typeid(std::string)) {
            std::cout << "string: " << std::any_cast<const std::string&>(a) << '\n';
        }
        else if (a.type() == typeid(int)) {
            std::cout << "int: " << std::any_cast<int>(a) << '\n';
        }
    }
}

結果如下：

2. std::any類型和操作

本節(jié)詳細描述std::any的類型和操作。

2.1 std::any的類型

在頭文件<any>中，c++標準庫定義了類std::any，如下所示:

namespace std {
class any;
}

也就是說，std::any根本不是類模板。

此外，定義了以下類型和對象:

如果類型轉換失敗，則拋出異常類型std::bad_any_cast,它派生自std::bad_cast,而std::bad_cast派生自std::exception。

any對象還可以使用<utility>中定義的對象std::in_place_type(類型為std::in_place_type_t)。

2.2 std::any操作

std::any操作

std::any操作
函數(shù)	說明
constructors	創(chuàng)建一個any對象(可能調用底層類型的構造函數(shù))
make_any()	創(chuàng)建一個any對象(傳遞值來初始化它)
destructor	銷毀any對象
=	分配一個新值
emplace<T>()	分配一個類型為T的新值
reset()	銷毀any對象的值(使對象為空)
has_value()	返回對象是否具有值
type()	返回當前類型為std::type_info對象
any_cast<T>()	使用當前值作為類型T的值(如果其他類型除外)
swap()	交換兩個any對象的值

1. 構造函數(shù)

默認情況下，std::any的初始值為空。

std::any a1; // a1 is empty

如果傳遞一個值進行初始化，則將其衰減類型用作所包含值的類型:

std::any a2 = 42; // a2 contains value of type int
std::any a3 = "hello"; // a2 contains value of type const char*

要保存與初始值類型不同的類型，必須使用in_place_type標記:

std::any a4{std::in_place_type<long>, 42};
std::any a5{std::in_place_type<std::string>, "hello"};

即使傳遞給in_place_type的類型也會衰減。下面的聲明包含一個const char*:

std::any a5b{std::in_place_type<const char[6]>, "hello"};

要通過多個參數(shù)初始化可選對象，必須創(chuàng)建該對象或將std::in_place_type添加為第一個參數(shù)(不能推斷包含的類型):

std::any a6{std::complex{3.0, 4.0}};
std::any a7{std::in_place_type<std::complex<double>>, 3.0, 4.0};

甚至可以傳遞一個初始化器列表，后面跟著附加的參數(shù):

// initialize a std::any with a set with lambda as sorting criterion:
auto sc = [] (int x, int y) { return std::abs(x) < std::abs(y);};
 
std::any a8{std::in_place_type<std::set<int,decltype(sc)>>, {4, 8, -7, -2, 0, 5}, sc};

注意，還有一個方便的函數(shù)make_any<>()，它可以用于單個或多個參數(shù)(不需要in_place_type參數(shù))。必須顯式指定初始化的類型(如果只傳遞一個參數(shù)，則不會推導出初始化的類型):

auto a10 = std::make_any<float>(3.0);
auto a11 = std::make_any<std::string>("hello");
auto a13 = std::make_any<std::complex<double>>(3.0, 4.0);
auto a14 = std::make_any<std::set<int,decltype(sc)>>({4, 8, -7, -2, 0, 5}, sc);

2. 訪問值

要訪問包含的值，必須使用std::any_cast<>將其轉換為其類型。將該值轉換為一個字符串，有幾個選項:

std::any_cast<std::string>(a) // yield copy of the value
std::any_cast<std::string&>(a); // write value by reference
std::any_cast<const std::string&>(a); // read-access by reference

在這里，如果轉換失敗，將拋出std::bad_any_cast異常。

如果把std::any中所包含的類型轉換為移除了傳遞類型的頂層引用后的類型ID，則轉換類型是適合的。如下：

#include <iostream>
#include <string>
#include <any>
 
int main()
{
    const auto& s = std::make_any<std::string>("hello");
    
    if (s.type() == typeid(std::string))//刪除頂層cosnt和引用后的類型
    {
        auto a = std::any_cast<std::string>(s);
        std::cout << a << std::endl;
    }
 
    return 0;
}

結果如下：

如果類型不匹配轉換失敗了，傳遞一個地址將會返回nullptr：

auto a = std::make_any<std::string>("hello");
std::any_cast<std::string>(&a) // write-access via pointer
std::any_cast<const std::string>(&a); // read-access via pointer

注意，這里轉換到引用會導致運行時錯誤:

std::any_cast<std::string&>(&a); // RUN-TIME ERROR

3. 修改值

相應的賦值和emplace()操作。例如:

#include <iostream>
#include <string>
#include <any>
#include <complex>
 
int main()
{
    std::any a;
    a = 42; // a contains value of type int
    a = "hello"; // a contains value of type const char*
 
    a.emplace<std::string>("hello world");// a contains value of type std::string
 
    return 0;
}

結果如下：

4. 移動語法

std: any也支持移動語義。但是，請注意，move語義必須滿足包含的類型具有可復制構造函數(shù)。也就是說，不支持只移動類型作為包含值類型。處理move語義的最佳方法可能并不明顯。所以，你應該這樣做:

std::string s("hello, world!");
std::any a;
a = std::move(s); // move s into a
s = std::move(std::any_cast<string&>(a)); // move assign string in a to s

與通常的從對象移動的情況一樣，在最后一次調用之后，所包含的值a是未指定的。因此，可以使用a作為字符串，只要沒有對所包含的字符串值的值做任何假設。

注意：

s = std::any_cast<string>(std::move(a));

也可以，但需要一個額外的移動。然而，以下內容是危險的(盡管它是c++標準中的一個例子):

std::any_cast<string&>(a) = std::move(s2); // OOPS: a to hold a string

只有當包含的值已經是字符串時，才可以這樣做。如果沒有，轉換將拋出一個std::bad_any_cast異常。

到此這篇關于C++17之std::any的具體使用的文章就介紹到這了,更多相關C++17 std::any內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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