C++14 std::optional

C++11已经发布将近2年时间, 各编译器也陆续有了较好的支持. C++14 也已经有相当多的提案被接受, 包括 std::optional, 泛型 lambda, make_unique, 动态数组等, 肯定会出现在下一个标准中. 关于新标准中的提案, 以及已经被接受的提案，详细信息可以参考, wikipedia：C++14, 以及 open-std 中的 C++ 标准草案.

“无意义”的值

函数并不总能返回有效的返回值, 很多时候函数可能返回”无意义”的值, 这不意味着函数执行失败, 而是表明函数正确执行了, 但结果却不是有用的值. 表示返回值无意义最常用的做法是增加一个”哨兵”的角色, 它位于解空间之外, 比如 NULL, -1, EOF, std::string::npos, vector::end()等. 但这些做法不够通用, 而且很多时候不存在解空间之外的”哨兵”.

std::optional

optional 库使用”容器”语义, 包装了”可能产生无效值”的对象, 实现了”未初始化”的概念. (在新标准未正式发布之前，可以参考 boost::optional 的实现.)

optional 使用”容器”语义, 为这种”无效值”的情形提供了一个较好的解决方案. 它很像一个仅能存放一个元素的容器, 它实现了”未初始化”的概念: 如果元素未初始化, 那么容器就是空的, 否则, 容器内就是有效的, 已经初始化的值.

操作函数

optional 的模板类型参数 T 可以使任何类型，就如同一个标准容器对元素的要求, 并不需要T具有缺省构造函数, 但必须是可拷贝构造的. optional 采用了指针语义来访问内部保存的元素, 这使得 optional 未初始化时的行为就像一个空指针. 它重载了 operator* 和 operator-> 以实现与指针相同的操作, get() 和 get_ptr() 可以以函数的操作形式获得元素的引用和指针. 成员函数 get_value_or(default) 是一个特别的访问函数, 可以保证返回一个有效的值, 如果 optional 已初始化, 那么返回内部的元素, 否则返回 default. optional 也可以用隐式类型转换进行 bool 测试(用于条件判断), 就像一个对指针的判断. optional 还全面支持比较运算，包括 ==, !=, <, <=, >, >=. (详细接口参考 cppreference: std::optional)

用法

optional 的接口简单明了, 把它认为是一个大小为 1 并且行为类似指针的容器就可以了, 或者把它想象成是一个类似 scoped_ptr, shared_ptr 的智能指针(注意, optional 不是智能指针, 用法类似但用途不同).

#include <iostream>
#include <string>
#include "boost/optional.hpp"
#include "boost/lexical_cast.hpp"

// converts int to string if possible
boost::optional<int> str2int(const std::string& str)
{
  boost::optional<int> i;
  try {
    i = boost::lexical_cast<int>(str);
  } catch (boost::bad_lexical_cast&) {

  }
  return i;
}

int get_int_form_user()
{
  std::string s;
  for (;;) {
    std::cin >> s;
    boost::optional<int> o = str2int(s); // 'o' may or may not contain an int
    if (o) {                                 // does optional contain a value?
      return *o;                             // use the value
    }
  }
}

int main()
{
  std::cout << get_int_form_user();
  return 0;
}

如上面的代码所示: 使用 optional, 非法的 int 类型, 就不需要定义一个特别的错误码作为无意义值了.

Bitdewy

C++14 std::optional

“无意义”的值

std::optional

操作函数

用法

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