C++17使用std::optional表示可能存在的值

2024-04-02 19:04:59 718人浏览独家记忆

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目录前言返回一个bool值使用 std::optional 改写总结前言平时写代码会遇到一种传递参数特殊值标记特殊流程，或者函数返回值存在魔法数的情况，很需要一种标记参数或返回值状

前言

平时写代码会遇到一种传递参数特殊值标记特殊流程，或者函数返回值存在魔法数的情况，很需要一种标记参数或返回值状态的结构，那么在 c++17 标准下提供了 std::optional 这个模板类，可以表示一个值不存在的状态，一起来看看用法吧。

返回一个bool值

以下例子纯属虚构，只为说明问题，无实际意义

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;
}

这个例子中的函数 getBoolVal 本意是想返回一个 bool 类型的判断结果，但是函数中有一些异常情况时，比如申请内存异常时，也会返回一个bool值，这是与原判断结果语义不同的，所以需要单独返回这种情况，如果也放到同一个返回值中会导致含义模糊，这时可以考虑使用引用变量参数来返回实际比较结果。

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;
}

这个引用参数 ret 使用起来有点不方便，那把两个值都返回怎么样，虽然C++不允许有多个返回值，但可以把它们包装成 std::pair 或者 std::tuple 来返回，再来改写一下：

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;
}

这种方法把实际的返回值，搭配一个表示状态的 bool 变量，组成 std::pair 进行返回，基本上得到而来语义明确的目的，但是看起来还是不太优雅，而 std::optional 可以帮助我们实现类似的需求，并且代码看起来能更简洁一点。

使用 std::optional 改写

std::optional 本身是一个模板类：会有一个 std::nullopt

template <class T>
class optional;

它内部有两种状态，要么有一个T类型的值，要么用 std::nullopt 表示没有值，查看一个 std::optional 对象是否有值，可以用 has_value() 进行判断，当一个 std::optional 有值时，可以通过用指针的方式(*号和->号)来使用它，或者用 value()函数取它的值，下面我们用它来改写一下之前的实现：

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 类型之前的两态变成了三态，很多类似的逻辑也被封装成了函数，使用它之后代码更清晰了，从此可以告别一些烦人的魔法数了，一些函数参数也可以使用 std::optional 来包装，用法类似，在此就不展开说了。