选 std::variant 还是 std::any,核心看类型集合是否已知且有限、是否需要编译期类型安全与效率:variant 适用于“多选一”的确定性场景,any 适用于“任意类型”的运行时泛化需求。

选 std::variant 还是 std::any,核心看两点:类型集合是否 ** 已知且有限 **,以及是否需要 ** 编译期类型安全与效率 **。前者适合“多选一”的确定性场景,后者适合“任意类型”的运行时泛化需求。
用 std::variant:当你明确知道所有可能的类型
std::variant 是类型安全的 ** 并集类型(tagged union)**,编译期就固定了可容纳的类型列表。它不接受列表外的类型,访问时必须处理所有分支(或提供默认行为),天然防错。
- 适合建模具有明确、有限状态的数据结构,比如解析器的 AST 节点:
std::variant<int double std::string bool></int> - 性能高:无堆分配,无虚函数调用,访问通过
std::visit或std::get,底层是偏移计算 + 标签判断 - 支持
std::holds_alternative、std::get_if等精细查询,也支持自定义比较和哈希(需显式特化) - 注意:不能存放引用、数组、void;同一类型重复出现会编译失败(可用
std::monostate占位表示“空”状态)
用 std::any:当你完全不确定类型,且需运行时擦除
std::any 是类型擦除容器,可持有 ** 任意可复制(CopyConstructible)类型 ** 的值,类型信息在运行时保存,无编译期约束。
- 适合通用配置系统、插件参数传递、反射辅助、JSON-like 容器中某个字段的值(如
any value = parse_json_value(……)) - 必须用
std::any_cast显式还原类型,失败时抛std::bad_any_cast异常——这是运行时检查,不是 编译错误 - 内部通常使用小对象优化(SOO),但大类型仍会堆分配;相比 variant,有额外虚函数调用和类型信息管理开销
- 不支持直接比较或哈希;无法获知所存类型名(除非用
type().name(),但不可移植)
关键 区别:类型约束 vs 类型自由
这不是性能或语法的差异,而是设计契约的根本不同:
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-
variant<a></a>表示“只能是 A 或 B 或 C”,漏处理一种就编译不过(配合std::visit的完备匹配) -
std::any表示“可以是任何类型”,但你必须自己承担类型安全责任——cast 错了就崩溃或异常 - 想动态扩展类型?
std::variant不行(模板参数固定),std::any天然支持,但失去静态检查 - 需要序列化?
variant可基于索引 + 类型分别序列化;any需额外注册类型映射表才能反序列化
一个典型误用与修正
常见误区:用 std::any 存储仅来自 {int, string, double} 的值,只为图“写起来简单”。这放弃编译期保障,还引入运行时开销和安全隐患。
正确做法:定义 using json_value = std::variant<:monostate int double std::string std::vector>, std::map<:string json_value>></:string></:monostate> —— 这就是现代 JSON 库(如 nlohmann/json 内部 variant 实现)的思路:精准、高效、安全。