C++ std::optional的用法（附带实例）

在传统的 C++ 编程中，我们常常使用指针、特殊返回值或者额外的状态检查来表示某个值的缺失（如使用 NULL 或 -1）。然而，这些方法要么不安全（如裸指针），要么不直观（如特殊值），也不具有类型安全性。

std::optional 通过封装一个可选的值和一个布尔类型的状态标志来解决这一问题，使得代码更加清晰且易于维护。

C++ optional的基础用法

std::optional<T> 是一个模板类型，内部存储一个类型为 T 的值，这个类型提供了丰富的接口。

• has_value()：这个函数用来检查 std::optional 对象是否包含一个值。如果对象内部存储了值，则返回 true；否则返回 false。
• value()：当 std::optional 实例包含一个值时，这个函数返回存储的值的引用。如果调用 value() 时对象没有值，会抛出 std::bad_optional_access 异常。
• value_or(T&& default_value)：这个函数提供一种安全的方式来获取存储的值或一个默认值。如果 std::optional 实例包含一个值，就返回这个值；否则，返回传递给 value_or 的默认值。

此外，std::optional 还支持 operator* 和 operator-> ，用于直接访问存储的值（前提是存在这个值），这使得它的使用更加直观和方便。

#include <optional>
#include <iostream>
std::optional<int> get_even_number(int num) {
    if (num % 2 == 0) return num;
    return std::nullopt; // 返回一个空的 std::optional 对象
}
int main() {
    auto result = get_even_number(3);
    if (result.has_value()) {
        std::cout << "Even number: " << result.value() << '\n';
    } else {
        std::cout << "No even number provided.\n";
    }
}

在这个示例中，get_even_number() 函数尝试返回一个偶数。如果输入的数是偶数，它就返回该数并封装在 std::optional 中；如果不是，就返回 std::nullopt，表示没有值。这使得函数的调用者可以明确知道何时没有有效的返回值，避免使用魔术数字或裸指针的风险。