Question

假设我正在编写一个将传递std::variant<A,B>给另一个类的类。

在设计类时，我决定保留传递给另一个类的最后一个内容的副本。由于启动时尚未传递任何内容，因此将其存储为对我来说是有意义的std::optional<std::variant<A,B>>。

但std::monostate确实存在，而且我的印象是，它是专门为在这种情况下使用而创建的（此处用std::variant<std::monostate,A,B>）

问题是，我不明白为什么我应该使用它：

在我看来，它不如使用std::optional
我不想传递另一个函数 a std::variant<std::monostate,A,B>（否则它必须处理不包含任何内容的情况），但据我所知，我无法将对象分配std::variant<A,B>给std::variant<std::monostate,A,B>变量，所以我必须手动处理转换

那么，如果这里不适用，那么我什么时候应该使用std::monostate而不是使用std::optionalwith std::variant，为什么？或者我是否错过了一些可以让它在这里成为好选择的东西？

添加std::monostate变体不会增加其大小。放入变体std::optional总会增加其大小。 — 
这不是主要用例，但您可以将其用作优化。其主要用途是在没有其他选择的情况下std::monostate使默认可构造。std::variant —

Answer 1

std::monostate我个人在存储可能为空的变体时使用，使用std::optional额外的 8 个字节，因此如果您有许多这种变体，那么这些字节就会加起来。

我有一个例子是，DragLogic当无法拖动时，它可能为空，它是多种拖动模式的变体，或者std::monostate如果无法拖动。

至于std::optional<std::variant<>>这可以是函数的参数或返回类型，但存储可选项是浪费的，由 8 个可选项组成的对象浪费了多达 56 个字节的填充，因为每个 bool 在 64 位系统上占用 8 个字节而不是 1 个字节，对于std::variant可以表示空状态的指针来说，这种浪费是不必要的，对于可以为空的指针也可以这样说。

如果我错了请纠正我，但是 a 的大小std::optional是指针的大小，而 a 的大小std::variant是它可以容纳的最大类型的大小，对吗？如果是这样，那是否意味着对于任何大于指针的类型，使用所需的空间都更少std::optional？ — 
@Eternal a 的大小std::optional<T>是的大小T加上的大小bool再加上任何适用的填充。 — 
is that of a pointer不，它是包含的类型的大小 + 表示是否已接合的 bool。还请记住填充。 — 
@Eternal 正确。a 的大小std::optional<char>应该是2。 “std::variant 的大小是它可以容纳的最大类型的大小，对吗？” 不。它是最大类型的大小，加上索引其真实类型的大小std::size_t，再加上任何填充。a 的大小std::variant<char>可能是1(char) 加上8(size_t) 加上7(填充)。 — 
@DrewDormann 仅供参考，的大小std::optional<T>不由 T 以外的任何因素决定。它“至少是 T 的大小”，但“是否参与”的存储方式不在标准范围内。它可以存储在原始 T 的填充字节中，可以是布尔值，可以是可选本身中的某个神奇位或简单的 int。因此说“T 的大小加上 bool 的大小”是错误的。 —

Answer 2

至于monostate（稍微离题）：明确指出，它旨在用于需要默认构造的非默认可构造变体。

考虑以下代码：

struct S { explicit S(int){} };
struct Z { explicit Z(char){} };
S getS();
Z getZ();
// (...)
void f()
{
  std::variant<std::monostate, S, Z> vsz;
  if (//whatever) {
      vsz = getS();
  }
  else {
      vsz = getZ();
  }
}

在这段代码中，如果没有monostate，它将无法编译，因为该变体默认初始化其最左边的类型。当然，这段代码可以重写为不存在问题的形式。但其他代码可能不行。

此外，std::optional<std::variant<S, Z>>这里当然也可以。但是，可选的布尔标志会带来额外的开销。这是否对您的特定情况很重要是一个悬而未决的问题。
monostate但是，没有这种开销。

从 API 角度来看，取消引用空变量可能稍微困难一些。当然，人们总是可以这样做，*get_if<X>(&v);而不是访问或抛出 API，但它仍然比普通的更容易发现*x。

也可以使用来实现吗optional？部分可以。在一定程度上，使用 C++23 单子接口，但没有什么（除了编码标准）可以阻止程序员在其上调用 * 运算符。不过，使用一些替代品是可能的，比如 Sy Brand 的tl::optional。

总而言之，应该使用什么是设计决策；它可以根据个人喜好（我注意到我的同事在交替使用 C++ 和 Rust 时倾向于使用变体和访问而不是 switch-case、可选项等，但这只是我个人的观察，YMMV）、公司建立的编码指南、库可用性（也许不欢迎外部依赖？）和其他各种因素来制定。

std::optional<std::variant<S, Z>> vsz;也可以… OP 想要比较std::optional，而不是有或没有的变体std::monostate —

c++ – 何时以及为什么应该使用 std::monostate 而不是 std::optional 和 std::variant？ – 堆栈内存溢出

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