Modern C++ std::get＜n＞(tuple)的原理

news2025/1/12 20:57:51

1. 前言

前面我们讲过std::tuple的实现原理，但没有讲如何取出数据，本节着重讲讲这点。本节与之前的blog有较大关联，如果您没看，这里有链接，链接已按由浅入深排好序，您可以按顺序阅读。如果时间少可以直接看第三篇由工具快速理解std::tuple的实现原理：

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2. 按图索骥

原理也不难，根据要取的数据是空类还是非空类分两种情况，先上图，懂了就不必往下看了。

请添加图片描述
实验代码贴在这，方便大家从copy试验：

#include<iostream>
#include <tuple>
using namespace std;

struct Empty{
        constexpr Empty() noexcept = default;
};

std::tuple<int,Empty,Empty,int> ie2i = {1, Empty(), Empty(), 2};//12
        auto& ie2i_0 = std::get<0>(ie2i);
        auto& ie2i_1 = std::get<1>(ie2i);
        auto& ie2i_2 = std::get<2>(ie2i);
        auto& ie2i_3 = std::get<3>(ie2i);
        std::cout<<"sizeof(std::tuple<int,Empty,Empty,int>):"<<sizeof(std::tuple<int,Empty,Empty,int>)<<std::endl;
        std::cout<<"ie2i addr:"<<&ie2i<<" ie2i_3:"<<&ie2i_3<<" ie2i_2:"<<&ie2i_2<<" ie2i_1:"<<&ie2i_1<<" ie2i_0:"<<&ie2i_0<<std::endl<<std::endl;

3. 看代码实现

3.1 先看取第一个元素：类型为int，值为1

在这里插入图片描述
注意下面由__t转换为__b, 即从类型std::_Tuple_impl<0, int, Empty, Empty, int> &转成了std::_Head_base<0, int, false> &，而且偏移加了8，说明在std::tuple<int,Empty, Empty, int>这个大房子里std::_Head_base<0, int, false> 位于+8处的偏房中。偏移大小和对象内存模型相关，我们不去讨论。
在这里插入图片描述

3.2 再看取第二个元素：类型为Empty:

在这里插入图片描述
地址从d4f0跳到了d4f4, 说明在std::tuple<int,Empty, Empty, int>这个大房子里std::_Head_base<1, Empty, true> 位于+4处的偏房中, 这一点可以由下面的反汇编代码证明（)：

$rax偷偷加了4传给了_M_head(_Head_base& __b)

/usr/include/c++/8/tuple
  72   template<std::size_t _Idx, typename _Head>
  73     struct _Head_base<_Idx, _Head, true>
  74     : public _Head
  75     {
... ...
 112       static constexpr _Head&
 113       _M_head(_Head_base& __b) noexcept { return __b; }