用于返回带有布尔结果标志的值的标准模板

Question

当我开始利用 C++17 结构化绑定和 if 运算符 init 语句来进行更优雅的函数结果报告和检查时，如果符合 C++ 核心指南 F21，我开始执行以下操作：

std::pair<bool, int>Foo()
{
    return {true, 42}; //true means that function complete with no error and that 42 is a good value
}

void main(void)
{
    if (auto [Result, Value] = Foo(); Result)
    {
        //Do something with the return value here
    }
}

然后，当然，我认为对于此类返回类型有一个可重用的模板会很好，这样就没有人需要复制该对的 bool 部分：

template <typename T> using validated = std::pair<bool,T>;

validated<int> Foo()
{
    return {true, 42};
}

void main(void)
{
    if (auto [Result, Value] = Foo(); Result)
    {
        //Do something with the return value here
    }
}

这对我来说非常有用，但现在我想知道是否有某种与此模板等效的标准，这样我就不必重新发明轮子并自己定义它。似乎任意类型值加上有效性标志将是一个有用的构造，但我在标准库中找不到任何内容。我是不是错过了什么？

Answer 1

std::可选正是您要问的。甚至在描述中：

可选的一个常见用例是可能失败的函数的返回值。与其他方法（例如

std::pair<T,bool>

）相反，可选可以很好地处理构建成本高昂的对象，并且更具可读性，因为意图是明确表达的。

示例中的

if

看起来更简单一些：

#include <optional>
#include <iostream>

std::optional<int> Foo(bool fail)
{
    if (!fail) return {42};
    return {};
}

void process(bool fail) {
    if (auto val = Foo(fail)) {
        std::cout << val.value() << '\n';
    } else {
        std::cout << "No value!\n";
    }    
}

int main() {
    std::optional<int> oi;
    process(true);
    process(false);
}

如果您确实希望明确使用

Value

，那么您始终可以通过成功分支上的引用来解压它，即

auto Value = val.value()

;

您需要注意一些注意事项。 2 从我的头顶：

1. 性能：为什么 std::Optional 的构造比 std::pair 更昂贵？尽管对于给定的示例带有 -O3 的最新 clang 看起来相当令人信服

   注意：为简洁起见，为

   static

   添加了

   process

   - 以防止生成外部链接版本。

2. 如果对象是默认构造的，它将返回

   false

   。这可能会让一些人感到惊讶，

   optional

   的默认构造并不默认构造底层值。

编辑： 在评论之后，我决定明确声明 不存在类似

pair<T,bool>

的类型别名或与标准库兼容的类似内容。证明某些东西不存在并不容易，但如果存在这样的类型，标准库肯定会在

insert

的声明中使用它，但事实并非如此；因此，我强烈暗示它没有任何语义包装器。

Answer 2

您可能对 提议的

std::expected

（在 C++23 中引入）感兴趣。

它的界面与

std::optional

非常接近。主要优点

expected<T, E>

超过

optional<T>

是传输错误的能力：

enum class errc {err1, err2, err3};

std::expected<int, errc> Foo()
{
  if (/* error condition 1 */)  return std::unexpected(errc::err1);

  // ... checking other error conditions

  return 42;  // no error condition (42 is a good value)
              // implicit conversion from `int` to `expected<int, errc>`
              // avoid boilerplate code
}

int main()
{
  auto q = Foo();

  if (q)
  {
    // Do something with the return value here
  }
}

您还可以看看：

• 具有可选和预期的功能性异常错误处理;
• 标准提案；
• 可能的实施。

---

作为旁注，

main()

必须返回

int

。