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std::optional

来自 zh.cppreference.net
 
 
 
 
定义于头文件 <optional>
template< class T >
class optional;
(C++17 起)

类模板 std::optional 管理一个可选的容纳值,即该值可能存在也可能不存在。

optional 的一个常见用例是可能失败的函数的返回值。与其他方法(如 std::pair<T, bool>)相反,optional 能良好地处理构造开销大的对象,并且更具可读性,因为意图被明确地表达了出来。

optional 的任何实例在任意给定时间点要么含有一个值,要么不含任何值。

如果 optional 含有一个值,则该值保证被嵌套在 optional 对象内部。因此,optional 对象模拟的是一个对象,而不是一个指针,即使 operator*() 和 operator->() 已被定义。

当 optional<T> 类型的对象被语境转换为 bool 时,如果该对象含有一个值,则转换返回 true;如果不含任何值,则返回 false。

在以下情况下,optional 对象含有一个值:

  • 该对象由 T 类型的值或另一个含值的 optional 初始化/赋值。

在以下情况下,该对象不含任何值:

  • 该对象被默认初始化。
  • 该对象由 std::nullopt_t 类型的值或不含值的 optional 对象初始化/赋值。
  • 成员函数 reset() 被调用。

optional 对象是一个视图,如果它包含一个值,则包含一个元素;否则,如果不包含值,则包含零个元素。被容纳元素的生存期与该对象绑定。

(C++26 起)

不存在 optional 引用、函数、数组或(可能 cv 限定的)void;如果程序以此类类型实例化 optional,则构成程序格式错误。此外,如果程序以(可能 cv 限定的)标签类型 optionalstd::nullopt_t 或 std::in_place_t 实例化 ,则构成程序格式错误。

模板参数

T - 用于管理初始化状态的值的类型。该类型必须满足 Destructible 要求(特别地,不允许数组和引用类型)。

嵌套类型

类型 定义
value_type T
iterator (C++26 起) 实现定义的 LegacyRandomAccessIterator 、 ConstexprIterator 和 contiguous_iterator ,其 value_type 和 reference 分别为 std:: remove_cv_t < T > 和 T & 。
const_iterator (C++26 起) 实现定义的 LegacyRandomAccessIterator 、 ConstexprIterator 和 contiguous_iterator ,其 value_type 和 reference 分别为 std:: remove_cv_t < T > 和 const T & 。

所有对 容器 迭代器类型的要求同样适用于 optional 的 iterator 类型。

数据成员

T* val 指向所含对象的指针(若存在)
( 仅用于说明的成员对象* )

成员函数

构造 optional 对象
(公开成员函数)
销毁所含值(如果存在)
(公开成员函数)
赋值内容
(公开成员函数)
迭代器
(C++26)
返回指向起始位置的迭代器
(公开成员函数)
(C++26)
返回指向末尾位置的迭代器
(公开成员函数)
观察器
访问所含值
(公开成员函数)
检查对象是否包含值
(公开成员函数)
返回所含值
(公开成员函数)
若可用则返回所含值,否则返回另一值
(公开成员函数)
单子操作
(C++23)
若存在值则返回给定函数对所含值的处理结果,否则返回空 optional
(公开成员函数)
(C++23)
若存在值则返回包含转换后所含值的 optional ,否则返回空 optional
(公开成员函数)
(C++23)
若包含值则返回 optional 本身,否则返回给定函数的处理结果
(公开成员函数)
修改器
交换内容
(公开成员函数)
销毁任何所含值
(公开成员函数)
原位构造所含值
(公开成员函数)

非成员函数

(C++17) (C++17) (C++17) (C++17) (C++17) (C++17) (C++20)
比较 optional 对象
(函数模板)
创建 optional 对象
(函数模板)
特化 std::swap 算法
(函数模板)

辅助类

std::optional 的哈希支持
(类模板特化)
(C++17)
表示不包含值的 std::optional 的指示器
(类)
指示对不包含值的 optional 进行已检查访问时引发的异常
(类)

辅助工具

(C++17)
nullopt_t 类型的对象
(常量)
原位构造标签
(标签)

辅助特化

template < class T >
constexpr bool ranges:: enable_view < std :: optional < T >> = true ;
(C++26 起)

此特化的 ranges::enable_view 使 optional 满足 view 要求。

template < class T >
constexpr auto format_kind < std :: optional < T >> = range_format :: disabled ;
(自 C++26 起)

此 format_kind 的特化会禁用 optional 的 范围格式化支持 。

推导指引

注释

功能测试 宏 值 标准 功能特性
__cpp_lib_optional 201606L (C++17) std::optional
202106L (C++23)
(DR20)
完全 constexpr 化
202110L (C++23) 单子操作
__cpp_lib_optional_range_support 202406L (C++26) std::optional 的范围支持

示例

#include <iostream>
#include <optional>
#include <string>
// optional 可用作可能失败的工厂函数的返回类型
std::optional<std::string> create(bool b)
{
    if (b)
        return "Godzilla";
    return {};
}
// std::nullopt 可用于创建任意(空)std::optional
auto create2(bool b)
{
    return b ? std::optional<std::string>{"Godzilla"} : std::nullopt;
}
int main()
{
    std::cout << "create(false) returned "
              << create(false).value_or("empty") << '\n';
    // 返回 optional 的工厂函数可用作 while 和 if 的条件
    if (auto str = create2(true))
        std::cout << "create2(true) returned " << *str << '\n';
}

输出:

create(false) returned empty
create2(true) returned Godzilla

缺陷报告

下列行为变更缺陷报告被追溯应用于先前发布的 C++ 标准。

缺陷报告 应用于 发布时的行为 正确行为
LWG 4141 C++17 存储分配的要求
存在歧义
被包含的对象必须
嵌套在 optional 对象内部

参见

(C++17)
类型安全的可辨识联合
(类模板)
(C++17)
可容纳任意 CopyConstructible 类型实例的对象
(类)
(C++23)
包含期望值或错误值的包装器
(类模板)
包含指定值的单个元素的 view
(类模板) (定制点对象)
不包含任何元素的空 view
(类模板) (变量模板)