C++ std::optional，让代码更优雅

原创已于 2025-09-13 17:03:18 修改 · 423 阅读

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#c++ #java #开发语言

于 2025-08-30 15:57:37 首次发布

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在日常写 C++ 项目的时候，你是不是经常遇到这样的场景：
👉 写了一个函数，它可能有返回值，也可能没找到结果，于是你返回 -1、nullptr、或者干脆塞个布尔值配合输出参数。

这些“土办法”虽然能用，但总感觉怪怪的。

比如返回 -1 表示没找到，别人读代码时完全要靠注释或者经验才知道这个含义。

C++17 为我们带来了一个更优雅的工具 —— std::optional，它可以帮你自然地表达“这个值可能存在，也可能不存在”的语义。

今天咱们就来聊聊它的用法和应用场景。🚀

🔧基础概念与操作

std::optional<T> 可以看作是一个“盒子”，里面要么装着一个 T 类型的值，要么是空的。

引入头文件：

#include <optional>

✅ 创建与赋值

std::optional<int> a;       // 空
std::optional<int> result = 10;  // 有值
result = 20;                     // 重新赋值
result.reset();                  // 清空

🔍 判断是否有值：

if (result.has_value()) {
    // 有值，可以使用
}

也可以直接写：

if (result) {
    // 有值
}

🔓 解包取值：

std::optional<int> opt = 10;
int value = *opt;  // 直接解包，不建议这样做，可能抛异常
int value = opt.value_or(0);  // 推荐带默认值访问， opt为空时返回0

是不是感觉用起来很直观？不用再纠结什么魔法数字、nullptr 了。😉

应用场景举例 🎯

1. 表示“可能失败”的返回值

最常见的用法就是替代“特殊值”来表示失败。

std::optional<int> FindIndex(const std::vector<int>& vec, int target) {
    for (size_t i = 0; i < vec.size(); ++i) {
        if (vec[i] == target) {
            return static_cast<int>(i);
        }
    }
    return std::nullopt; // 没找到
}

调用方就可以清晰地判断：

auto idx = FindIndex({1,2,3}, 2);
if (idx) {
    std::cout << "Found at " << *idx << "\n";
} else {
    std::cout << "Not found\n";
}

相比返回 -1，是不是更清楚明白？✨

2. 替代 “bool + 输出参数”

很多 C 风格的 API 都是这样设计的：

bool GetResult(int& out_val);

调用的时候需要先准备一个变量，成功时才会被赋值，看起来就很别扭。

用 std::optional，我们可以更自然地表达：

std::optional<int> GetResult() {
    if (/*成功*/) {
        return 42;
    }
    return std::nullopt;
}

auto r = GetResult();
if (r) {
    std::cout << "Result: " << *r << "\n";
} else {
    std::cout << "No result" << "\n";
}

这样函数就变得更加简洁，不再需要额外的输出参数。🌟

3. 作为函数参数表示“可选参数”

有时候我们写函数，希望某个参数是可选的。以前可能用默认值 "" 或者 -1 来凑合。

void PrintMessage(std::string msg, std::optional<std::string> prefix = std::nullopt) {
    if (prefix) {
        std::cout << *prefix << ": ";
    }
    std::cout << msg << "\n";
}

PrintMessage("Hello");
PrintMessage("World", "Debug");