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std::optional

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，既可以存在也可以不存在的值。

一种常见的 optional 使用情况是一个可能失败的函数的返回值。与其他手段，如 std::pair<T,bool> 相比， optional 良好地处理构造开销高昂的对象，并更加可读，因为它显式表达意图。

任何一个 optional<T> 的实例在给定时间点要么含值，要么不含值。

若一个 optional<T> 含值，则保证值作为 optional 对象所用空间的一部分分配，即不会发生动态内存分配。从而 optional 对象模拟一个对象，而非指针，尽管定义了 operator*() 和 operator->() 运算符。

当一个 optional<T> 对象被按语境转换成 bool 时，若对象含值则转换返回 true ，若对象不含值则返回 false 。

optional 对象在下列条件下含值：

  • 对象被以 T 类型值或另一含值的 optional 初始化/赋值。

对象在下列条件下不含值：

  • 对象被默认初始化。
  • 对象被以 std::nullopt_t 类型值或不含值的 optional 对象初始化/赋值。
  • 调用了成员函数 reset() 。

无引用的 optional ：若以引用类型实例化 optional 则程序非良构。不过，可用 T 类型的 std::reference_wrapper 的 optional 保有引用。另外，若以（可有 cv 限定的）标签类型 std::nullopt_t 或 std::in_place_t 实例化 optional 则程序非良构。

模板形参

T - 要为之管理状态的值的类型。该类型必须满足可析构 (Destructible) 的要求。（特别是不允许数组类型）

成员类型

 
成员类型 定义
value_type T

成员函数

 构造optional对象
(公开成员函数)
销毁容纳的值，若存在
(公开成员函数)
对内容赋值
(公开成员函数)
观察器
访问所含值
(公开成员函数)
检查对象是否含值
(公开成员函数)
返回所含值
(公开成员函数)
若所含值可用则返回它，否则返回另一个值
(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)
(C++17)
 创建一个 optional 对象
(函数模板)
(C++17)
 特化 std::swap 算法
(函数)

辅助类

(C++17)
 特化 std::hash 算法
(类模板特化)
(C++17)
 带未初始化状态的 optional 类型的指示器
(类)
(C++17)
 指示进行了到不含值的 optional 的有检查访问的异常
(类)

辅助对象

(C++17)
 nullopt_t 类型对象
(常量)
(C++17)
 原位构造标签
(类模板)

推导指引

示例

运行此代码
#include <string>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <optional>
 
// optional 可用作可能失败的工厂的返回类型
std::optional<std::string> create(bool b) {
    if(b)
        return "Godzilla";
    else
        return {};
}
 
// 能用 std::nullopt 创建任何（空的） std::optional
auto create2(bool b) {
    return b ? std::optional<std::string>{"Godzilla"} : std::nullopt;
}
 
// std::reference_wrapper 可用于返回引用
auto create_ref(bool b) {
    static std::string value = "Godzilla";
    return b ? std::optional<std::reference_wrapper<std::string>>{value}
             : 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';
    }
 
    if (auto str = create_ref(true)) {
        // 用 get() 访问 reference_wrapper 的值
        std::cout << "create_ref(true) returned " << str->get() << '\n';
        str->get() = "Mothra";
        std::cout << "modifying it changed it to " << str->get() << '\n';
    }
}

输出： 

create(false) returned empty
create2(true) returned Godzilla
create_ref(true) returned Godzilla
modifying it changed it to Mothra

参阅

(C++17 起)
 类型安全的可辨识联合体
(类模板)
(C++17 起)
 可保有任何可复制构造 (CopyConstructible) 类型的实例的对象。
(类)