C++の紹介 (Japanese Edition)

第14章 std::variant と std::visitの使用

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抽象基底クラスから始めてインタフェースを提供し、振る舞いを変える方法を見てきた。 必要に応じて派生クラスを追加し、様々な実装を提供できる。 C++でこれを実現する構成要素を教えるのに数章を費やした。 必要な要素はいくつかあるが、この手法は拡張性がある。既存のコードを変更せずに、必要に応じて派生型を追加し続けられるのだ。

C++の別の機能であるstd::variantも、振る舞いを変えるために使える。 std::variantはC++17で導入されたクラステンプレートだ。 std::variantは複数の代替型のうちの1つを保持する。Cプログラマなら、これはでunionに似た類似性がある手法だと気づくだろう。 型同士は全く無関係でも構わない。 この手法では事前に型セットを固定する必要があるため、OOPほど拡張性に優れていない。 しかしstd::variantは型セットの振る舞いを非侵襲的に拡張できる。 クラスに機能を追加する場合、基底クラスに新メソッドを追加すれば派生クラス全てに影響する。 std ::variantを使えば、内部の型を変更せずに新関数を提供できる。 OOPは新型の追加は容易だが、新操作の追加は困難だ。 変種型は新操作の追加は容易だが、新型の追加は困難である。つまりOOPと変種型にはトレードオフがある。

この章では、取引ゲームにボーナス支払いやペナルティ（例えば利息支払い）を追加するためにstd::variantを使う方法を示す。 また、異なる設計目標を持つが同様に可変型を保持するstd::optionalとstd::any の二つの機能についても触れる。

std::variantの作成と使用

取引ゲームに追加要素を加えよう。 ニュース見出し（はstd::string型）に加え、罰金・贈与・利息支払いなどを表す他の型を作成できる。 ランダムにいずれかを返す新関数を作成する。 イベント発生時は、std::stringを表示するかメッセージを表示し、資金を調整して報告する。

無関係な複数の型から一つを返すにはどうするか？ 基底クラスがあれば、そのクラスのスマートポインタを返せばよい。ポリモーフィズムが振る舞いを請け負う。 無関係な型の場合、それは不可能だ。 しかし、std::variantに任意の型を格納することはできる。

まず、罰金・贈与・利息支払い用の新型をevents.hファイルに定義しよう。 イベントは偶発的に発生させるため、非イベントも定義できる。 これらをstd::variantで扱う：

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

namespace stock_prices
{
    struct Nothing 
    {
    };

    struct FixedFine 
    {
        double fine{};
    };

    struct Gift 
    {
        double gift{};
    };

    struct InterestPayment 
    {
        double ...