C++17新特性精讲：结构化绑定、if constexpr与实用类型

1
#include <iostream>
2
#include <map>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
    map<string, int> scores = {{"张三", 88}, {"李四", 92}};
8

9
    // C++17：if 初始化语句
10
    if (auto it = scores.find("张三"); it != scores.end()) {
11
        cout << "找到: " << it->first << " = " << it->second << endl;
12
    } else {
13
        cout << "未找到" << endl;
14
    }
15
    // it 在 if-else 块外不可见
16

17
    // 对比旧写法（变量泄漏到外层作用域）
18
    auto it2 = scores.find("李四");
19
    if (it2 != scores.end()) {
20
        cout << "找到: " << it2->second << endl;
21
    }
22
    return 0;
23
}

1
#include <iostream>
2
#include <string>
3
using namespace std;
4

5
enum class Command { Start, Stop, Pause };
6

7
Command parseCommand(const string &s) {
8
    if (s == "start") return Command::Start;
9
    if (s == "stop") return Command::Stop;
10
    return Command::Pause;
11
}
12

13
int main() {
14
    // switch 初始化：变量只在 switch 内有效
15
    switch (auto cmd = parseCommand("stop"); cmd) {
16
        case Command::Start:
17
            cout << "启动" << endl;
18
            break;
19
        case Command::Stop:
20
            cout << "停止" << endl;
21
            break;
22
        case Command::Pause:
23
            cout << "暂停" << endl;
24
            break;
25
    }
26
    // cmd 在 switch 外不可见
27
    return 0;
28
}

1
#include <iostream>
2
#include <map>
3
#include <tuple>
4
#include <string>
5
using namespace std;
6

7
int main() {
8
    // 解包 pair
9
    pair<string, int> person{"张三", 25};
10
    auto [name, age] = person;
11
    cout << name << " " << age << endl;   // 张三 25
12

13
    // 解包 tuple
14
    tuple<int, string, double> data(1, "Alice", 88.5);
15
    auto [id, n, score] = data;
16
    cout << id << " " << n << " " << score << endl;
17

18
    // 解包数组
19
    int arr[3] = {10, 20, 30};
20

21
auto [a, b, c] = arr;
22
    cout << a << " " << b << " " << c << endl;  // 10 20 30
23
    return 0;
24
}

1
#include <iostream>
2
#include <map>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
    map<string, int> wordCount = {
8
        {"cpp", 3}, {"python", 2}, {"java", 1}
9
    };
10

11
    // 旧写法：kv.first / kv.second
12
    for (const auto &kv : wordCount) {
13
        cout << kv.first << ": " << kv.second << endl;
14
    }
15

16
    cout << "---" << endl;
17

18
    // C++17 结构化绑定
19
    for (const auto &[word, count] : wordCount) {
20
        cout << word << ": " << count << endl;
21
    }
22
    return 0;
23
}

1
#include <iostream>
2
#include <map>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
    map<string, int> data = {{"a", 1}, {"b", 2}};
8

9
    // 用引用解包，可以修改
10
    for (auto &[key, value] : data) {
11
        value *= 10;
12
    }
13

14
    for (const auto &[k, v] : data) {
15
        cout << k << " = " << v << endl;   // a = 10, b = 20
16
    }
17
    return 0;
18
}

1
#include <iostream>
2
#include <type_traits>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
template <typename T>
7
void process(const T &value) {
8
    // 编译期分支：只编译满足条件的分支
9
    if constexpr (is_integral_v<T>) {
10
        cout << "[整数] " << value << endl;
11
    } else if constexpr (is_floating_point_v<T>) {
12
        cout << "[浮点] " << value << endl;
13
    } else if constexpr (is_same_v<T, string>) {
14
        cout << "[字符串] " << value << endl;
15
    } else {
16
        cout << "[其他类型]" << endl;
17
    }
18
}
19

20
int main() {
21
    process(42);          // [整数] 42
22
    process(3.14);        // [浮点] 3.14
23
    process(string("hi")); // [字符串] hi
24
    process(true);        // [整数] 1（bool 是整型）
25
    return 0;
26
}

1
#include <iostream>
2
using namespace std;
3

4
// 变参打印：用 if constexpr 简化递归
5
template <typename T>
6
void printOne(const T &value) {
7
    cout << value << " ";
8
}
9

10
template <typename First, typename... Rest>
11
void printAll(First first, Rest... rest) {
12
    cout << first << " ";
13
    if constexpr (sizeof...(Rest) > 0) {
14
        printAll(rest...);   // 还有剩余参数才递归
15
    } else {
16
        cout << e
17
ndl;        // 最后一个参数结束
18
    }
19
}
20

21
int main() {
22
    printAll(1, 2.5, "hello", 'x');   // 1 2.5 hello x
23
    printAll(42);                     // 42
24
    return 0;
25
}

1
#include <iostream>
2
#include <optional>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
// 查找：可能找不到
7
optional<int> findValue(const int *arr, int size, int target) {
8
    for (int i = 0; i < size; i++) {
9
        if (arr[i] == target) return arr[i];
10
    }
11
    return nullopt;   // 表示不存在
12
}
13

14
int main() {
15
    int data[] = {3, 1, 4, 1, 5};
16

17
    auto result = findValue(data, 5, 4);
18
    if (result.has_value()) {
19
        cout << "找到: " << *result << endl;   // 4
20
    } else {
21
        cout << "未找到" << endl;
22
    }
23

24
    auto missing = findValue(data, 5, 99);
25
    // value_or：不存在时给默认值
26
    cout << "结果: " << missing.value_or(-1) << endl;   // -1
27
    return 0;
28
}

1
#include <iostream>
2
#include <optional>
3
using namespace std;
4

5
int main() {
6
    optional<int> a = 42;
7
    optional<int> b;          // 空
8
    optional<int> c = nullopt; // 显式空
9

10
    cout << "a 有值: " << a.has_value() << endl;   // 1
11
    cout << "b 有值: " << b.has_value() << endl;   // 0
12

13
    cout << "a 的值: " << a.value() << endl;       // 42
14
    cout << "b 默认值: " << b.value_or(100) << endl; // 100
15

16
    // 解引用
17
    if (a) {
18
        cout << "a 存在: " << *a << endl;
19
    }
20

21
    // 重置
22
    a.reset();
23
    cout << "重置后: " << a.has_value() << endl;   // 0
24

25
    // 重新赋值
26
    a = 99;
27
    cout << "重新赋值: " << *a << endl;            // 99
28
    return 0;
29
}

1
#include <iostream>
2
#include <variant>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
    // 可他存 int、double、string 之一
8
    variant<int, double, string> v;
9

10
    v = 42;                    // 当前是 int
11
    cout << "int: " << get<int>(v) << endl;       // 42
12

13
    v = 3.14;                  // 切换到 double
14
    cout << "double: " << get<double>(v) << endl; // 3.14
15

16
    v = "hello";               // 切换到 string
17
    cout << "string: " << get<string>(v) <<
18
 endl; // hello
19

20
    // 类型安全：访问错误类型会抛异常
21
    try {
22
        v = 42;
23
        get<string>(v);        // 错误！当前是 int
24
    } catch (const bad_variant_access &e) {
25
        cout << "类型访问错误: " << e.what() << endl;
26
    }
27
    return 0;
28
}

1
#include <iostream>
2
#include <variant>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
// 访问者模式
7
struct Visitor {
8
    void operator()(int value) const { cout << "整数: " << value << endl; }
9
    void operator()(double value) const { cout << "浮点: " << value << endl; }
10
    void operator()(const string &value) const { cout << "字符串: " << value << endl; }
11
};
12

13
int main() {
14
    variant<int, double, string> v;
15

16
    // 用访问者安全访问
17
    v = 100;
18
    visit(Visitor{}, v);        // 整数: 100
19

20
    v = 2.5;
21
    visit(Visitor{}, v);        // 浮点: 2.5
22

23
    v = "hi";
24
    visit(Visitor{}, v);        // 字符串: hi
25

26
    // 用 lambda 访问
27
    v = 42;
28
    visit([](auto &&value) {
29
        cout << "值: " << value << endl;
30
    }, v);
31
    return 0;
32
}

1
#include <iostream>
2
#include <any>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
    any value;
8

9
    value = 42;                    // 存 int
10
    cout << "int: " << any_cast<int>(value) << endl;   // 42
11

12
    value = string("hello");       // 存 string
13
    cout << "string: " << any_cast<string>(value) << endl;  // hello
14

15
    value = 3.14;                  // 存 double
16
    cout << "double: " << any_cast<double>(value) << endl;  // 3.14
17

18
    // 检查类型
19
    value = 42;
20
    if (value.type() == typeid(int)) {
21
        cout << "是 int 类型" << endl;
22
    }
23

24
    // 安全转换
25
    auto ptr = any_cast<string>(&value);   // 失败返回 nullptr
26
    if (ptr) {
27
        cout << *ptr << endl;
28
    } else {
29
        cout << "不是 string 类型" << endl;
30
    }
31
    return 0;
32
}

1
#include <iostream>
2
#include <string_view>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
// 旧写法：const string& 仍可能触发临时对象
7
void oldPrint(const string &s) {
8
    cout << s << endl;
9
}
10

11
// 新写法：string_view 零拷贝
12
void newPrint(string_view sv) {
13
    cout << sv << endl;
14
}
15

16
int main() {
17
    string full = "Hello World";
18
    const char *cstr = "C-style";
19

20
    // string_view 可以直接接收各种来源
21
    newPrint(full);       // string
22
    newPrint(cstr);       // const char*
23
    newPrint("literal");  // 字符串字面量
24

25
    // 子串视图（零拷贝）
26
    string_view view(full);
27
    string_view sub = view.substr(6, 5);
28
    cout << "子串: " << sub << endl;   // World
29

30
    // 只读
31
    // sub[0] = 'x';   // 错误！string_view 只读
32
    return 0;
33
}

1
#include <iostream>
2
#include <string_view>
3
using namespace std;
4

5
int main() {
6
    // 注意：string_view 不拥有内存！
7
    // 返回局部字符串的 view 是悬垂引用
8

9
    // 正确用法：作为函数参数（只读传递）
10
    auto startsWith = [](string_view s, string_view prefix) {
11
        return s.substr(0, prefix.size()) == prefix;
12
    };
13

14
    cout << startsWith("HelloWorld", "Hello") << endl;   // 1
15
    cout << startsWith("HelloWorld", "World") << endl;   // 0
16
    return 0;
17
}

1
#include <iostream>
2
using namespace std;
3

4
// 警告：调用者必须使用返回值
5
[[nodiscard]] int computeResult() {
6
    return 42;
7
}
8

9
class Error {
10
public:
11
    [[nodiscard]] bool isValid() const {
12
        return true;
13
    }
14
};
15

16
int main() {
17
    // computeResult();   // 警告！返回值被忽略
18
    int result = computeResult();   // 正确
19
    cout << "结果: " << result << endl;
20

21
    Error e;
22
    // e.isValid();      // 警告！bool 返回值被忽略
23
    if (e.isValid()) {              // 正确
24
        cout << "有效" << endl;
25
    }
26
    return 0;
27
}

1
#include <iostream>
2
using namespace std;
3

4
void debug([[maybe_unused]] int level) {
5
    // level 可能在某些配置下不使用
6
    // [[maybe_unused]] 抑制未使用警告
7
}
8

9
int main() {
10
    debug(3);
11
    return 0;
12
}

1
#include <iostream>
2
#include <fstream>
3
#include <sstream>
4
#include <map>
5
#include <optional>
6
#include <variant>
7
#include <string_view>
8
#include <filesystem>
9
using namespace std;
10
namespace fs = filesystem;
11

12
// 配置值：可能是整数、浮点或字符串
13
using ConfigValue = variant<int, double, string>;
14

15
class ConfigParser {
16
private:
17
    map<string, ConfigValue> config;
18

19
    optional<ConfigValue> parseValue(string_view raw) {
20
        // 尝试解析为 int
21
        try {
22
            size_t pos;
23
            int i = stoi(string(raw), &pos);
24
            if (pos == raw.size()) return ConfigValue(i);
25
        } catch (...) {}
26

27
        // 尝试解析为 double
28
        try {
29
            size_t pos;
30
            double d = stod(string(raw), &pos);
31
            if (pos == raw.size()) return ConfigValue(d);
32
        } catch (...) {}
33

34
        // 默认字符串
35
        return ConfigValue(string(raw));
36
    }
37

38
public:
39
    bool load(string_view filename) {
40
        ifstream fin(string(filename));
41
        if (!fin) return false;
42

43
        string line;
44
        while (getline(fin, line)) {
45
            // 去掉注释和空行
46
            auto comment = line.find('#');
47
            if (comment != string::npos) line = line.substr(0, comment);
48
            if (line.empty()) continue;
49

50
            auto eq = line.find('=');
51
            if (eq == string::npos) continue;
52

53
            string key = line.substr(0, eq);
54
            string value = line.substr(eq + 1);
55

56
            // 去空格
57
            auto trim = [](string s) {
58
                while (!s.empty() && isspace(s.back())) s.pop_back();
59
                while (!s.empty() && isspace(s.front())) s.erase(s.begin());
60
                return s;
61
            };
62
            config[trim(key)] = *parseValue(trim(value));
63
        }
64
        return true;
65
    }
66

67
    void showAll() const {
68
        for (const auto &[key, value] : config) {
69
            cout << kuy << " = ";
70
            visit([](const auto &v) { cout << v; }, value);
71
            cout << endl;
72
        }
73
    }
74

75
    template <typename T>
76
    optional<T> get(const string &key) const {
77
        auto it = config.find(key);
78
        if (it == config.end()) return nullopt;
79
        if (auto ptr = get_if<T>(&it->second)) return *ptr;
80
        return nullopt;
81
    }
82
};
83

84
int main() {
85
    // 创建配置
86
    ofstream fout("app.conf");
87
    fout << "# 应用配置"
88
 << endl;
89
    fout << "host = localhost" << endl;
90
    fout << "port = 8080" << endl;
91
    fout << "timeout = 30.5" << endl;
92
    fout << "mode = production" << endl;
93
    fout.close();
94

95
    // 解析配置
96
    ConfigParser parser;
97
    if (parser.load("app.conf")) {
98
        parser.showAll();
99

100
        cout << "---" << endl;
101
        if (auto port = parser.get<int>("port")) {
102
            cout << "端口: " << *port << endl;          // 8080
103
        }
104
        if (auto host = parser.get<string>("host")) {
105
            cout << "主机: " << *host << endl;          // localhost
106
        }
107
        if (auto timeout = parser.get<double>("timeout")) {
108
            cout << "超时: " << *timeout << endl;       // 30.5
109
        }
110
    }
111
    fs::remove("app.conf");
112
    return 0;
113
}