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C++17使用std::optional表示可能存在的值

更新時間：2022年07月20日 15:36:43 作者：AlbertS

本文主要介紹了C++17使用std::optional表示可能存在的值，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

前言

平時寫代碼會遇到一種傳遞參數(shù)特殊值標(biāo)記特殊流程，或者函數(shù)返回值存在魔法數(shù)的情況，很需要一種標(biāo)記參數(shù)或返回值狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，那么在 C++17 標(biāo)準(zhǔn)下提供了 std::optional 這個模板類，可以表示一個值不存在的狀態(tài)，一起來看看用法吧。

返回一個bool值

以下例子純屬虛構(gòu)，只為說明問題，無實際意義

bool getBoolVal(int a, int b)
{
? ? int* n = new int;
? ? if (!n)
? ? ? ? return false;

? ? *n = 1;

? ? if (a + *n > b)
? ? ? ? return true;
? ? else
? ? ? ? return false;
}

int main()
{
? ? if (getBoolVal(10, 9))
? ? ? ? std::cout << 1 << std::endl;
? ? else
? ? ? ? std::cout << 1 << std::endl;

? ? return 0;
}

這個例子中的函數(shù) getBoolVal 本意是想返回一個 bool 類型的判斷結(jié)果，但是函數(shù)中有一些異常情況時，比如申請內(nèi)存異常時，也會返回一個bool值，這是與原判斷結(jié)果語義不同的，所以需要單獨返回這種情況，如果也放到同一個返回值中會導(dǎo)致含義模糊，這時可以考慮使用引用變量參數(shù)來返回實際比較結(jié)果。

bool getBoolVal(int a, int b, bool& ret)
{
? ? int* n = new int;
? ? if (!n)
? ? ? ? return false;

? ? *n = 1;

? ? if (a + *n > b)
? ? ? ? ret = true;
? ? else
? ? ? ? ret = false;

? ? return true;
}

int main()
{
? ? bool ret = false;
? ? if (getBoolVal(10, 9, ret))
? ? ? ? std::cout << "error" << std::endl;
? ? else
? ? {
? ? ? ? if (ret)
? ? ? ? ? ? std::cout << 1 << std::endl;
? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? std::cout << 0 << std::endl;
? ? }

? ? return 0;
}

這個引用參數(shù) ret 使用起來有點不方便，那把兩個值都返回怎么樣，雖然C++不允許有多個返回值，但可以把它們包裝成 std::pair 或者 std::tuple 來返回，再來改寫一下：

std::pair<bool, bool> getBoolVal3(int a, int b)
{
? ? int* n = new int;
? ? if (!n)
? ? ? ? return {false, false};

? ? *n = 1;

? ? if (a + *n > b)
? ? ? ? return {true, true};
? ? else
? ? ? ? return {true, false};
}

int main()
{
? ? auto [err, ret] = getBoolVal(10, 9);
? ? if (err)
? ? ? ? std::cout << "error" << std::endl;
? ? else
? ? {
? ? ? ? if (ret)
? ? ? ? ? ? std::cout << 1 << std::endl;
? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? std::cout << 0 << std::endl;
? ? }

? ? return 0;
}

這種方法把實際的返回值，搭配一個表示狀態(tài)的 bool 變量，組成 std::pair 進行返回，基本上得到而來語義明確的目的，但是看起來還是不太優(yōu)雅，而 std::optional 可以幫助我們實現(xiàn)類似的需求，并且代碼看起來能更簡潔一點。

使用 std::optional 改寫

std::optional 本身是一個模板類：會有一個 std::nullopt

template <class T>
class optional;

它內(nèi)部有兩種狀態(tài)，要么有一個T類型的值，要么用 std::nullopt 表示沒有值，查看一個 std::optional 對象是否有值，可以用 has_value() 進行判斷，當(dāng)一個 std::optional 有值時，可以通過用指針的方式(*號和->號)來使用它，或者用 value()函數(shù)取它的值，下面我們用它來改寫一下之前的實現(xiàn)：

std::optional<bool> getBoolVal4(int a, int b)
{
? ? int* n = new int;
? ? if (!n)
? ? ? ? return std::nullopt;

? ? *n = 1;

? ? if (a + *n > b)
? ? ? ? return true;
? ? else
? ? ? ? return false;
}


int main()
{
? ? std::optional<bool> ret = getBoolVal(10, 9);
? ? if (ret.has_value())
? ? ? ? std::cout << "error" << std::endl;
? ? else
? ? {
? ? ? ? if (ret.value())
? ? ? ? ? ? std::cout << 1 << std::endl;
? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? std::cout << 0 << std::endl;
? ? }

? ? return 0;
}

使用了 std::optional 之后就把 bool 類型之前的兩態(tài)變成了三態(tài)，很多類似的邏輯也被封裝成了函數(shù)，使用它之后代碼更清晰了，從此可以告別一些煩人的魔法數(shù)了，一些函數(shù)參數(shù)也可以使用 std::optional 來包裝，用法類似，在此就不展開說了。