Разъясните смысл std::in_place, std::in_place_type и std::in_place_index для std::optional, std::variant и std::any

#cpp #cpp17

С какой целью std::in_place, std::in_place_type и std::in_place_index используются
для std::optional, std::variant и std::any? Каков принцип их работы? Если можно, с
примерами.
    

Ответы

Ответ 1

Эти переменные-теги и соответствующие им типы предназначены для решения следующей
задачи. 

Пусть у меня есть

std::variant v;


и я решил инициализировать эту переменную как

std::variant v("Hello World");


Правила инициализации std::variant совпадают с правилами overload resolution (для
некоей воображаемой функции). Эти правила говорят, что я в этом случае получу вариант,
хранящий const char *. Но вдруг мне по какой-то причине нужно, чтобы литерал "Hello
World" использовался именно как инициализатор для варианта, хранящего std::string.

Вот для достижения этой цели я и могу использовать std::in_place_type с шаблонным
аргументом соответствующего типа

std::variant v(std::in_place_type, "Hello
World");


std::in_place_type в этом случае - это "фиктивный" тег-аргумент, задача
которого - просто заставить компилятор выбрать правильный конструктор в процессе разрешения
перегрузок (overload resolution). Больше этот аргумент ничего не делает.

std::in_place_index делает то же самое, только выбирая тип по порядковому индексу
в списке шаблонных параметров std::variant

std::variant v(std::in_place_index<0>, "Hello World");


Пользуясь этим тегами я могу делать forwarding аргументов в любой конструктор std::string,
в том числе многоаргументный

std::variant v(std::in_place_type, 10, 'a');
// Создает внутренний `std::string(10, 'a')`


Вы можете заметить, что того же эффекта я мог достичь, вручную сначала сконструировав
временный объект

std::variant v(std::string("Hello World"));


но эта версия действительно сначала создает временный объект std::string("Hello World"),
а затем перемещает его во внутренний объект std::variant. Это не всегда то, что нужно.
Идея с std::in_place_type (и компанией) заключается в том, чтобы получить forwarding
передаваемых аргументов прямо в конструктор создаваемого внутреннего объекта, без формирования
каких-либо промежуточных временных объектов.



std::in_place_type также применим с std::any для явного указания типа хранимого объекта
и c той же целью получения forwarding: сконструировать внутренний объект сразу, через
forwarding аргументов, без промежуточного перемещения.



std::in_place предназначен для использования с std::optional и тоже вызывает именно
forwarding последующих аргументов прямо во внутренний конструируемый объект. В std::optional
выбирать тип не нужно, ибо он зафиксирован заранее, поэтому std::in_place не имеет
никаких шаблонных параметров, т.е. является обычной переменной, а не шаблоном переменной.