结构化绑定声明 (C++17 起)

绑定指定名称到初始化器的子对象或元素。

类似引用，结构化绑定是既存对象的别名。不同于引用的是，结构化绑定的类型不必为引用类型。

结构化绑定声明将 标识符列表 中的所有标识符，引入作为其外围作用域中的名字，并将它们绑定到 表达式 所指代的对象的各个子对象或元素。以此方式引入的绑定被称作结构化绑定。

结构化绑定声明首先引入一个唯一命名的变量（此处以 e 指代）来保有其初始化器的值，方式如下：

• 若 表达式 具有数组类型 A 且不存在 ref-运算符，则 e 具有类型 cv A，其中 cv 是 cv-auto 序列中的 cv 限定符，且 e 的各个元素从 表达式 的对应元素进行复制（对于 (1)）或直接（对于 (2,3)）初始化。
• 否则 e 如同于声明中以其名取代 [ 标识符列表 ] 一般定义。

我们用 E 代表表达式 e 的类型。（换言之，E 等价于 std::remove_reference_t<decltype((e))>）。

然后，结构化绑定以三种可能方式之一进行绑定，取决于 E：

• 情况 1：若 E 是数组类型，则绑定各个名字到各个数组元素。
• 情况 2：若 E 是非联合类类型且 std::tuple_size<E> 是完整类型，则使用“元组式”绑定协议。
• 情况 3：若 E 是非联合类类型但 std::tuple_size<E> 不是完整类型，则绑定各个名字到 E 的各个可访问数据成员。

三种情况的每一种，下文中都有更详细的描述。

每个结构化绑定都有一个被引用类型，在后文的描述中定义。此类型是对无括号的结构化绑定应用 decltype 所返回的类型。

情况 1：绑定数组

标识符列表 中的每个标识符均成为指代数组的对应元素的左值。标识符的数量必须等于数组的元素数量。

每个标识符的被引用类型都是数组的元素类型。注意若数组类型 E 为 cv 限定的，则其元素亦然。

int a[2] = {1,2};
 
auto [x,y] = a; // 创建 e[2]，复制 a 到 e，然后 x 指代 e[0]，y 指代 e[1]
auto& [xr, yr] = a; // xr 指代 a[0]，yr 指代 a[1]

情况 2：绑定元组式类型

表达式 std::tuple_size<E>::value 必须是良构的整数常量表达式，且标识符的数量必须等于 std::tuple_size<E>::value。

对于每个标识符，引入一个类型为“std::tuple_element<i, E>::type 的引用”的变量：若其对应初始化器是左值，则为左值引用，否则为右值引用。第 i 个变量的初始化器

• 若在 E 的作用域中对标识符 get 按类成员访问进行的查找中，至少找到一个声明是首个模板形参为非类型形参的函数模板，则为 e.get<i>()
• 否则为 get<i>(e)，其中 get 只进行实参依赖查找，忽略非 ADL 的查找。

这些初始化器表达式中，若实体 e 的类型为左值引用（这仅在 ref-运算符 为 &，或为 && 且初始化器为左值时才发生），则 e 为左值，否则为亡值（这实际上进行了一种完美转发），i 是 std::size_t 的纯右值，而且始终将 <i> 解释为模板形参列表。

变量拥有与 e 相同的存储期。

然后该标识符变成指代与上述变量绑定的对象的左值。

第 i 个标识符的被引用类型为 std::tuple_element<i, E>::type。

float x{};
char  y{};
int   z{};
 
std::tuple<float&,char&&,int> tpl(x,std::move(y),z);
const auto& [a,b,c] = tpl;
// a 指名指代 x 的结构化绑定；decltype(a) 为 float&
// b 指名指代 y 的结构化绑定；decltype(b) 为 char&&
// c 指名指代 tpl 的第 3 元素的结构化绑定；decltype(c) 为 const int

情况 3：绑定到数据成员

E 的所有非静态数据成员必须都是 E 或 E 的同一基类的直接成员，必须在指名为 e.name 时于结构化绑定的语境中是良构的。E 不能有匿名联合体成员。标识符的数量必须等于非静态数据成员的数量。

标识符列表 中的各个标识符，按声明顺序依次成为指代 e 的各个成员的左值的名字（支持位域）；左值的类型是 cv T_i，其中 cv 是 E 的 cv 限定符且 T_i 是第 i 个成员的声明类型。

第 i 个标识符的被引用类型是 cv T_i。

struct S {
    int x1 : 2;
    volatile double y1;
};
S f();
 
const auto [x, y] = f(); // x 是标识 2 位位域的 const int 左值
                         // y 是 const volatile double 左值

注解

对成员 get 的查找照常忽略可访问性，亦忽略非类型模板形参的确切类型。出现私有的 template<char*> void get(); 成员将导致使用成员解释方案，即便非良构也是如此。

声明中 [ 之前的部分应用于隐藏变量 e，而非引入的各个标识符。

int a = 1, b = 2;
const auto& [x, y] = std::tie(a, b); // x 与 y 类型为 int&
auto [z, w] = std::tie(a, b);        // z 与 w 类型仍为 int&
assert(&z == &a);                    // 通过

若 std::tuple_size<E> 是完整类型，则始终使用元组式解释方案，即使导致程序非良构也是如此：

struct A { int x; };
namespace std {
    template<> struct tuple_size<::A> {};
}
 
auto [x] = A{}; // 错误；不考虑“数据成员”解释方案。

若存在 ref-运算符 且 表达式 为纯右值，则应用将引用绑定到临时量的通常规则（包括生存期延续）。这些情况下，隐藏变量 e 是绑定到从纯右值表达式实质化的临时变量，并延长其生存期的一个引用。如往常情况，若 e 是非 const 左值引用，则绑定失败：

int a = 1;
const auto& [x] = std::make_tuple(a); // OK，非悬垂引用
auto&       [y] = std::make_tuple(a); // 错误，不能绑定 auto& 到右值 std::tuple
auto&&      [z] = std::make_tuple(a); // 亦 OK

decltype(x) 指名结构化绑定的被引用类型，其中 x 代表一个结构化绑定。在元组式的情况下，它是 std::tuple_element 所返回的类型，它可能不是引用，即使在此情况下结构化绑定自身实际上始终表现为类似引用。这相当于模拟了绑定到其各个非静态数据成员具有 tuple_element 所返回的类型的结构体的行为，而绑定自身的引用性质则仅是实现细节。

std::tuple<int, int&> f();
 
auto [x, y] = f();       // decltype(x) 为 int
                         // decltype(y) 为 int&
 
const auto [z, w] = f(); // decltype(z) 为 const int
                         // decltype(w) 为 int&

示例

#include <set>
#include <string>
#include <iomanip>
#include <iostream>
 
int main() {
    std::set<std::string> myset;
    if (auto [iter, success] = myset.insert("Hello"); success) 
        std::cout << "insert is successful. The value is " << std::quoted(*iter) << '\n';
    else
        std::cout << "The value " << std::quoted(*iter) << " already exists in the set\n";
}

insert is successful. The value is "Hello"

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

参阅