介绍 C++ (Chinese Edition)

第 14 章. 使用 std::variant 和 std::visit

你已经了解如何通过类来实现行为的变体，方法是从一个提供接口的抽象基类开始。 然后，你可以根据需要添加任意数量的派生类，以提供不同的实现。 我用了几章的篇幅，向你介绍了在 C++ 中实现这一目标的所有基础构建块。 虽然需要几个组成部分，但这种方法具有可扩展性：你可以根据需要继续添加额外的派生类型，而无需修改现有代码。

你还可以使用 C++ 的另一项特性——std::variant——来实现行为的变体。 std::variant是 C++17 中引入的一个类模板。 std::variant包含多种备选类型中的一种，C 语言程序员可能会将其视为一种类似于联合体（union）的实现方式。 这些类型之间可能完全无关。 这种方法要求在设计之初就确定一组固定的类型，因此其可扩展性不如面向对象编程（OOP）。 不过，std::variant允许您以非侵入式的方式扩展该类型集的行为。 如果您想为类添加功能，可以在基类中添加一个新方法，这将影响所有派生类。 若使用std::variant，则可在不改变其包含的类型的情况下提供新功能。 面向对象编程（OOP）便于添加新类型，但难以添加新操作。 变体（Variants）则便于添加新操作，但难以添加新类型，因此 OOP 和变体各有取舍。

本章将向您展示如何使用std::variant在您的交易游戏中添加潜在的奖金或罚金：例如利息支付。 您还将了解到另外两个特性：std::optional和std::any，它们同样支持多种类型，但设计目标各不相同。

创建和使用 std::variant

让我们为您的交易游戏增添一些额外可能性。 您可以设置一条新闻标题，其类型可以是std::string，并创建其他类型来表示罚款、赠礼或利息支付。 您将编写一个新函数，该函数有时会随机返回其中一种类型。 游戏将报告事件是否发生，要么显示该std::string，要么显示一条消息并相应调整资金。

如何返回多种互不相关的类型之一？ 如果你有一个基类，可以返回该类的智能指针，多态行为会自动处理相关事宜。 对于互不相关的类型，这种方法行不通。 不过，你可以将任何类型放入std::variant 中。

让我们先在新的events.h文件中定义一些用于罚款、礼物或利息支付的新类型。 由于你希望事件仅偶尔发生，因此也可以定义一个 nonevent。 然后，你可以在std::variant 中使用这些事件和 nonevent：

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

namespace stock_prices
{
    struct Nothing 
    {
    };

    struct FixedFine 
    {
        double fine{};
    };

    struct Gift 
    {
        double gift{};
    };

    struct InterestPayment 
    {
        double percent{};