std::optional：解决值存在性问题的利器

背景

查找std::vector内的首个偶数，如果存在则返回该偶数；可是如果std::vecotr内不存在偶数时，该如何？通常是找一些魔幻值/错误码作为返回值，如-1；如如下代码

c 复制代码

//return first even value if exist, else return -1;
intfind_even(std::vector<int> nums)
{
    auto it = std::find_if(nums.begin(), nums.end(), [](intnum) {
        return num % 2 == 0; 
        });


    if (it != nums.end()) {
        return *it;
    }
    else {
        return -1;//magic value
    }
}

可是通常这些魔幻值需要接口使用者遵守函数的约定，为接口的使用增加了复杂度，基于此C++17提出了std::optional，用于解决值可能存在也可能不存在的问题。

std::optional<T>作为一个模板类，用于管理一个可选的容纳值（此处与std::tuple还是有区别的，tuple可以容纳n个值,获取函数执行结果的n种方式），容纳值可以是自定义类型，甚至是另一个optional。其表征含值、不含值两个状态。

使用std::optional优化如上代码，

c 复制代码

std::optional<int> find_even(std::vector<int> nums)
{
    auto it = std::find_if(nums.begin(), nums.end(), [](intnum) {
        return num % 2 == 0; 
        });


    if (it != nums.end()) {
        return *it;
    }
    else {
        returnstd::nullopt;
    }
}


void using_find_even()
{
    std::vector<int> nums = { 1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6 };
    auto opt = find_even(nums);
    //if (opt)
    if(opt.has_value())
    {
        std::cout<<"exist even num "<<opt.value();
    }
    else
    {
        std::cout<<"no even num in nums";
    }
}

用法

std::optional用法

arduino 复制代码

void using_opt()
{
    std::optional<int> opt1 = 42;
    std::optional<int> opt2{66}; 
    opt2 = std::nullopt; // 将opt2重置为空


    //初始化为空
    std::optional<int> opt3{ std::nullopt };
    std::optional<int> opt4;


    std::optional<int> opt5{88}; 
    std::optional<int>& opt6 = opt5;//opt本身可以是引用


    int x =100;
    //编译错误，不存在引用的optional
    //std::optional<int&> opt7 = x;


    opt5 = 300;//赋值
    opt5.reset();  // 将opt4重置为空


    if (opt1)//判断opt是否存在值
    {
        //value方法取值
        std::cout<<"opt1 has value, and value is "<<opt1.value()<<std::endl;
        //*方法取值
        std::cout << "opt1 has value, and value is " << *opt1 << std::endl;
    }


    if (opt2.has_value())//使用has_value方法判断值是否存在
    {
        std::cout<<"opt has value, and value is "<<opt2.value()<<std::endl;
    }
    else
    {
        std::cout << "opt dont have value \n ";
    }


    //value_or，如果std::optional存在值，则返回其值;否则返回函数的实参10
    auto val = opt3.value_or(10);
}

如上代码几乎涵盖了optional常用的所有用法，如构造、初始化、赋值、判空、取值。

注意

std::optional的容纳值不能是引用类型，引用类型会出现编译错误。
获取std::optional的容纳值时，一定要判断optional的是否含值，含值则取其值，不含值时不要取其。，获取不含值的optional内值时会触发std::bad_optional_access异常。