何时使用 std::expected 而不是异常

Question

什么时候应该使用

std::expected

以及什么时候应该使用异常？以这个函数为例：

int parse_int(std::string_view str) {
    if (str.empty()) {
        throw std::invalid_argument("string must not be empty");
    }
    /* ... */
    if (/* result too large */) {
        throw std::out_of_range("value exceeds maximum for int");
    }
    return result;
}

我想在使用这个函数时区分不同的错误，所以我可以抛出不同类型的异常，这很有用。不过，我也可以用

std::expected

来做到这一点：

enum class parse_error {
    empty_string,
    invalid_format,
    out_of_range
};

std::expected<int, parse_error> parse_int(std::string_view str) noexcept {
    if (str.empty()) {
        return std::unexpected(parse_error::empty_string);
    }
    /* ... */
    if (/* result too large */) {
        return std::unexpected(parse_error::out_of_range);
    }
    return result;
}

是否有任何理由在例外情况（性能、代码大小、编译速度、ABI）上使用

std::expected

，或者只是风格偏好？

Answer 1

首先，无论您计划使用什么错误处理策略 - 在给定项目的一开始就建立它 - 请参阅 E.1：在设计早期制定错误处理策略。因为“稍后”改变这一策略的想法很可能会导致有两种策略——旧的和新的。

有时，选择很简单 - 当出于某种原因在给定项目中不允许出现异常时 - 只需使用

std::expected

。

提出一种适合所有需求的错误处理策略确实很难（我想说，不可能）。我只能在这里提出我尝试遵循的一项建议：

---

可能的错误处理策略之一，可以称为遵循名称：

1. 对于特殊、罕见、意外的情况使用exceptions。当 throw 指令真正被调用的可能性很低时。
2. 对于预期的错误使用std::expected

有时，这可能意味着这两种方式都在一个函数中使用 - 就像函数返回

std::excpected<T, E>

一样，这是预期的

E

错误，但该函数没有标记为

noexcept

因为它可能会在一些非常罕见的情况下抛出。但是，如果您建立的错误策略是返回

std::expected<T,E>

的函数永远不会抛出 - 那么您需要让这个“意外”错误成为

E

的变体。