c++怎么使用C++23的std::expected_C++23错误处理新特性std::expected用法解析

std::expected 是C++23引入的模板类，用于表示操作成功时返回值T或失败时返回错误E，替代异常或错误码。它比optional多出错误信息，支持has_value、value、error等方法，并可结合and_then实现链式错误处理，提升代码健壮性与可读性。

从C++23开始，std::expected 被正式纳入标准库，提供了一种更安全、更明确的错误处理方式。它用来表示一个操作可能成功返回值，也可能失败并返回错误信息，替代传统的异常或返回码机制。

什么是 std::expected？

std::expected 是一个类模板，表示“期望得到一个类型为 T 的值，否则得到一个类型为 E 的错误”。它类似于函数式语言中的 Either 类型，但专为“结果或错误”场景设计。

与 std::optional 不同的是：optional 表示“有值或无值”，而 expected 还能告诉你“为什么没有值”。

基本用法示例

假设我们要写一个除法函数，除零时返回错误码：

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#include 
#include 
#include 

std::expected divide(double a, double b) {
    if (b == 0.0) {
        return std::unexpected("Division by zero");
    }
    return a / b;
}

调用该函数：

auto result = divide(10, 3);
if (result.has_value()) {
    std::cout << "Result: " << result.value() << "\n";
} else {
    std::cout << "Error: " << result.error() << "\n";
}

也可以用结构化绑定（如果支持）或直接解包：

auto result = divide(10, 0);
if (result) {
    std::cout << "Success: " << *result << "\n";
} else {
    std::cout << "Failed: " << result.error() << "\n";
}

如何编译使用 C++23 和 std::expected

目前主流编译器对 std::expected 的支持需要开启 C++23 模式，并使用较新版本的 STL（如 libstdc++ 或 libc++）。

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下载

• 使用 GCC（建议 13+）：

  g++ -std=c++23 -Wall -Wextra source.cpp
  

• Clang（建议 17+）配合 libc++：

  clang++ -std=c++23 -stdlib=libc++ source.cpp
  

注意：GCC 13 中 libstdc++ 对 std::expected 的支持是实验性的，需定义宏启用：

-D_GLIBCXX_USE_CXX11_ABI=1 -fconcepts

或者使用第三方实现（如 TL::expected）在旧版本中练习语法。

链式错误处理与 map / and_then

std::expected 支持类似 monadic 的操作，便于组合多个可能出错的操作。

例如使用 and_then 实现链式调用：

std::expected to_int(const std::string& s) {
    try {
        return std::stoi(s);
    } catch (...) {
        return std::unexpected("Invalid number");
    }
}

auto process(const std::string& str) {
    return to_int(str)
        .and_then([](int n) -> std::expected {
            if (n == 0) return std::unexpected("Zero not allowed");
            return 100 / n;
        });
}

若任意一步失败，后续不会执行，直接传递错误。

基本上就这些。std::expected 让错误处理变得更清晰、更少依赖异常或全局状态，适合现代 C++ 中追求健壮性和可读性的项目。