std::variant 类型安全、高效,适用于已知类型的多选一场景;std::any 可存储任意类型,灵活性高但性能开销大,适合类型动态或不可预知的情况。

std::variant 和 std::any 都是 C++17 引入的类型安全的泛型容器,用于存储多种类型的值,但它们的设计目标和使用场景有明显区别。理解它们的不同有助于在实际开发中做出合适选择。
类型安全与可存储类型范围
std::variant 是一个“类型受限”的联合体(union-like)容器,你必须在定义时明确列出它能容纳的所有类型。例如:
std::variant v;
这个 variant 只能保存 int、string 或 double 中的一种。尝试赋其他类型会编译失败,因此它是编译期类型安全的。
而 std::any 能存储任意类型,没有预先限制:
std::any a = 42; // int
a = std::string("hi"); // 换成 string 也没问题
a = std::vector{1.0, 2.0}; // 任何可拷贝类型都可以
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这种灵活性是以运行时类型检查为代价的,any 更像是“万能盒子”,但也更容易误用。
访问方式与安全性
访问 variant 的内容推荐使用 std::get(v) 或 std::visit,尤其是当不确定当前持有的类型时:
std::variant v = “hello”s;
try {
auto i = std::get(v); // 抛出 std::bad_variant_access
} catch (…) { /* 处理错误 */ }
// 更推荐用 visit
std::visit([](auto&& arg) {
using T = std::decay_t;
if constexpr (std::is_same_v)
std::cout else
std::cout }, v);
any 的访问必须通过 std::any_cast,且如果类型不匹配会抛出 std::bad_any_cast 异常:
std::any a = 3.14;
if (a.type() == typeid(double)) {
double d = std::any_cast(a);
std::cout }
// 错误示例:
try {
int i = std::any_cast(a); // 抛异常
} catch (const std::bad_any_cast&) { /* 处理 */ }
性能与内存开销
variant 通常更高效。它的大小由其所含最大类型决定,并可能包含标签字段标识当前类型。由于类型集合固定,编译器优化空间大。
any 一般使用堆上分配来存储未知类型(特别是大对象),并依赖类型信息运行时管理,带来额外开销。小对象可能使用 SBO(Small Buffer Optimization),但仍比 variant 慢。
如果你知道所有可能类型,variant 是更优选择;若类型完全动态或不可预知,any 更合适。
典型使用场景
variant 常用于表示“多选一”的数据结构,比如解析 JSON 时的值类型:
using JsonValue = std::variant, std::map>;
这种结构清晰、高效,适合构建领域模型。
any 更适合插件系统、配置容器或需要临时传递任意数据的场合:
std::map config;
config[“timeout”] = 5000;
config[“host”] = “localhost”;
config[“retries”] = std::vector{1, 3, 5};
注意:使用 any 时最好配合文档或类型元信息,避免“类型黑洞”。
基本上就这些。variant 强类型、高效,适合已知类型的多态;any 灵活通用,适合真正任意类型的场景。选哪个,取决于你是否能提前确定类型集合。
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