std::optional明确表示“有值或无值”,用std::nullopt标识无值,不可用nullptr或零值模拟;须用has_value()或bool转换判断,直接解引用未检查对象将导致UB。

std::optional 不是空值容器,它不表示“未定义”或“null”,而是明确表达“有值 or 无值”这一状态——用 std::nullopt 表示无值,而非用 nullptr 或零值模拟。
构造和判断是否有值
创建 std::optional 时,不传参即为无值状态;传入合法值则进入有值状态。判断必须用 has_value() 或隐式转换为 bool,不能用 == nullptr 或比较值本身。
常见错误:直接解引用未检查的 std::optional,触发未定义行为(UB),而不是抛异常。
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std::optional→ 无值opt1; -
std::optional→ 有值opt2 = 42; -
if (opt2) { ... }或if (opt2.has_value())是安全判断方式 -
if (opt1.value() > 0)→ 危险!opt1无值时调用value()会抛std::bad_optional_access
安全取值的三种方式
value()、value_or() 和 operator* 行为差异明显,选错会影响健壮性。
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opt.value():有值返回引用,无值抛异常 —— 适合“本该有值但缺失即属错误”的场景 -
opt.value_or(0):有值返回值,无值返回默认参数(右值或可隐式转换类型)—— 最常用,避免异常且语义清晰 -
*opt:等价于opt.value(),同样不检查,慎用 - 注意:
value_or()的默认参数是按值传递,若类型昂贵,应考虑std::move或用if (opt) { ... }分支处理
赋值与重置的边界行为
std::optional 支持赋值 std::nullopt 来清空,也支持移动赋值,但部分操作会意外触发析构/构造开销。
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opt = std::nullopt;→ 安全清空,等价于opt.reset() -
opt = 123;→ 若原已有值,先析构旧值再就地构造新值;若原无值,则直接构造 -
opt = std::move(another_opt);→ 移动后another_opt变为无值状态(C++17 起保证) - 陷阱:对含非平凡析构函数的类型(如
std::vector),反复赋值可能引发不必要的内存重分配
与指针、返回码混用时的典型误用
把 std::optional 当成智能指针或错误码替代品,容易掩盖设计问题。
- 不要用
std::optional模拟可空指针——应直接用T*或std::unique_ptr,std::optional语义是“值可选”,不是“地址可选” - 函数返回
std::optional表示“成功时给结果,失败时不给”,但它不携带错误原因;需要错误信息时,应选std::expected(C++23)或std::variant - 避免在循环中反复构造临时
std::optional(如return std::optional),优先复用变量或改用分支逻辑(x > 0 ? x : std::nullopt);
最易被忽略的是:std::optional 的大小至少为 sizeof(T) + 1(用于存储状态字节),对小对象(如 int)有空间开销;而它内部不保证对齐方式与原类型完全一致,涉及 memcpy 或 ABI 兼容时需格外小心。











