将void*替换为更为安全的std::any

有时我们会需要将一个变量保存在一个未知类型中。对于这样的变量，我们通常会对其进行检查，以确保其是否包含一些信息，如果是包括，那我们将会去判别所包含的内容。以上的所有操作，都需要在一个类型安全的方法中进行。

以前，我们会将可变对象存与void*指针当中。void类型的指针无法告诉我们其所指向的对象类型，所以我们需要将其进行手动转换成我们期望的类型。这样的代码看起来很诡异，并且不安全。

C++17在STL中添加了一个新的类型——std::any。其设计就是用来持有任意类型的变量，并且能提供类型的安全检查和安全访问。

本节中，我们将会来感受一下这种工具类型。

How to do it...

我们将实现一个函数，这个函数能够打印所有东西。其就使用std::any作为参数：

1. 包含必要的头文件，并声明所使用的命名空间：

   #include <iostream>
   #include <iomanip>
   #include <list>
   #include <any>
   #include <iterator>
   
   using namespace std;

2. 为了减少后续代码中尖括号中的类型数量，我们对list<int>进行了别名处理：

   using int_list = list<int>;

3. 让我们实现一个可以打印任何东西的函数。其确定能打印任意类型，并以std::any作为其参数：

   void print_anything(const std::any &a)
   {

4. 首先，要做的事就是对传入的参数进行检查，确定参数中是否包含任何东西，还是只是一个空实例。如果为空，那就没有必要再进行接下来的打印了：

       if (!a.has_value()) {
           cout << "Nothing.\n";

5. 当非空时，就要需要对其进行类型比较，直至匹配到对应类型。这里第一个类型为string，当传入的参数是一个string，我们可以使用std::any_cast将a转化成一个string类型的引用，然后对其进行打印。我们将双引号当做打印字符串的修饰：

       } else if (a.type() == typeid(string)) {
           cout << "It's a string: "
               << quoted(any_cast<const string&>(a)) << '\n';

6. 当其不是string类型时，其也可能是一个int类型。当与之匹配是使用any_cast<int>将a转换成int型数值：

       } else if (a.type() == typeid(int)) {
           cout << "It's an integer: "
               << any_cast<int>(a) << '\n';

7. std::any并不只对string和int有效。我们将map或list，或是更加复杂的数据结构放入一个any变量中。让我们输入一个整数列表看看，按照我们的预期，函数也将会打印出相应的列表：

       } else if (a.type() == typeid(int_list)) {
           const auto &l (any_cast<const int_list&>(a));
   
           cout << "It's a list: ";
           copy(begin(l), end(l),
               ostream_iterator<int>{cout, ", "});
           cout << '\n';

8. 如果没有类型能与之匹配，那就不会进行猜测了。我们会放弃对类型进行匹配，然后告诉使用者，我们对输入毫无办法：

       } else {
           cout << "Can't handle this item.\n";
       }
   }

9. 主函数中，我们能够对调用函数传入任何类型的值。我们可以使用大括号对来构建一个空的any变量，或是直接输入字符串“abc”，或是一个整数。因为std::any可以由任何类型隐式转换而成，这里并没有语法上的开销。我们也可以直接构造一个列表，然后丢入函数中：

   int main()
   {
       print_anything({});
       print_anything("abc"s);
       print_anything(123);
       print_anything(int_list{1, 2, 3});

10. 当我们想要传入的参数比较大，那么拷贝到any变量中就会花费很长的时间，这是可以使用立即构造的方式。in_place_type_t<int_list>{}表示一个空的对象，对于any来说其就能够知道应该如何去构建对象了。第二个参数为{1,2,3}其为一个初始化列表，其会用来初始化int_list对象，然后被转换成any变量。这样，我们就避免了不必要的拷贝和移动：

        print_anything(any(in_place_type_t<int_list>{}, {1, 2, 3}));
    }

11. 编译并运行程序，我们将得到如下的输入出：

    $ ./any
    Nothing.
    It's a string: "abc"
    It's an integer: 123
    It's a list: 1, 2, 3,
    It's a list: 1, 2, 3,

How it works...

std::any类型与std::optional类型很类似——具有一个has_value()成员函数，能告诉我们其是否携带一个值。不过这里，我们还需要对字面的数据进行保存，所以any要比optional类型复杂的多。

访问any变量的内容前，我们需要知道其所承载的类型，然后将any变量转换成那种类型。

这里，使用的比较方式为x.type == typeid(T)。如果比较结果匹配，那么就使用any_cast对其内容进行转换。

需要注意的是any_cast<T>(x)将会返回x中T值的副本。如果想要避免对复杂对象不必要的拷贝，那就需要使用any_cast<T&>(x)。本节的代码中，我们使用引用的方式来获取string和list<int>对象的值。

Note：

如果any变量转换成为一种错误的类型，其将会抛出std::bad_any_cast异常。