文章目录
- ⭐前言
- ⭐expected
- 🎛️基础使用
- 🎛️单子操作 (Monadic operations)
- 🎚️and_then & or_else
- 🎚️transform & transform_error
- ⭐END
- 🌟跋
- 🌟交流方式
⭐前言
在 C++17 中，提出了 optional 的可选项类型。但是该类型仅能表示二元状态，true | false 但在实际业务常见成功与否可以只用一个flag表示，但失败的原因却多种多样，需要以一种更丰富的形式表示。
因此在 C++23 中正式规范了std::expected，操作方式与原先的std::optional相似，又扩展了一些统一的处理方案。
同时这些方法在 C++23 中也为 std::optional 提供。
⭐expected
下面以一个获取星期几的字符串的demo为例子来表示。
🎛️基础使用
操作以使用 std::optional 一致，但这里多了一项 error 的选项。
#include <ctime>
#include <expected>
#include <iostream>
#include <string>
#include <typeinfo>
enum struct ParseError : int {
Below, // (<0)
Above // (>6)
};
std::expected<std::string, ParseError> get_weekDay(int d) {
if (d < 0) {
return std::unexpected(ParseError::Below);
} else if (d > 6) {
return std::unexpected(ParseError::Above);
}
// C++20 指定初始化
std::tm t{.tm_wday = d};
char buffer[16];
std::strftime(buffer, sizeof(buffer), "%A", &t);
return std::string(buffer);
}
void test(int d) {
auto ex = get_weekDay(d);
if (ex.has_value()) {
std::cout << ex.value() << std::endl;
} else {
if (ex.error() == ParseError::Below) {
std::cout << "ParseError::Below" << std::endl;
} else if (ex.error() == ParseError::Above) {
std::cout << "ParseError::Above" << std::endl;
} else {
std::cout << ex.value_or("ParseError") << std::endl;
}
}
}
int main() {
test(-1);
test(0);
test(114514);
}
🎛️单子操作 (Monadic operations)
下面仅对上面 demo 的
void test(int)函数进行修改
一般来说 Monadic operations 会被翻译成一元操作，或者单目操作。不知道为什么std::expected - cppreference.com 这里翻译成单子操作。
🎚️and_then & or_else
and_then() 如果 *this：
-
表示预期值，那么调用 f 并返回它的结果。
-
否则返回一个包含非预期值的
std::expected对象，以 *this 的非预期值初始化该值。
or_else 如果 *this：
-
包含非预期值，那么以 *this 的非预期值作为实参调用 f 并返回它的结果。
-
否则返回一个表示预期值的
std::expected对象。
因此两者的使用非常灵活，使用得当可以非常遍历的进行链式编程。
这个写法让我回想起以前写 javascript 的时候。
void test(int d) {
auto ex = get_weekDay(d);
ex
/**
* 若存在预期值则返回给定的函数在其上的结果，否则返回 expected 本身
*/
.and_then([](const auto& e) -> std::expected<std::string, ParseError> {
std::cout << "[and_then] Type:" << typeid(e).name() << std::endl;
std::cout << e << std::endl;
return {e};
})
/**
* 若 expected 含有预期值则返回其自身，否则返回给定的函数在非预期值上的结果
*/
.or_else([](const auto& e) -> std::expected<std::string, ParseError> {
std::cout << "[or_else] Type:" << typeid(e).name() << std::endl;
if (e == ParseError::Below) {
std::cout << "ParseError::Below" << std::endl;
} else if (e == ParseError::Above) {
std::cout << "ParseError::Above" << std::endl;
} else {
std::cout << "ParseError" << std::endl;
}
return std::unexpected{e};
});
}
mingw-gcc 运行效果
[or_else] Type:10ParseError
ParseError::Below
[and_then] Type:NSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE
Sunday
[or_else] Type:10ParseError
ParseError::Above
🎚️transform & transform_error
transform() 如果 *this：
- 表示预期值，那么调用 f 并返回一个包含预期值的
std::expected对象，以 f 的结果初始化该值（或在结果类型是 void 时值初始化）。 - 否则返回一个包含非预期值的
std::expected对象，以 *this 的非预期值初始化该值。
transform_error() 如果 *this：
- 包含非预期值，那么以 *this 的非预期值作为实参调用 f 并返回一个包含预期值的
std::expected对象，以 f 的结果初始化该值。 - 否则返回一个表示预期值的
std::expected对象。
这两个基本可以被and_then & or_else取代。
主要区别在于，在成功调用时能保证返回一个std::expected，且依赖于 f 的返回值。
这是少有的在 C++ 中可以天然的允许链式编程的函数。
void test(int d) {
auto ex = get_weekDay(d);
ex
/**
* 若存在预期值则返回含有变换后的预期值的 expected，否则返回 expected 本身
*/
.transform([](const auto& e) -> std::expected<std::string, ParseError> {
std::cout << "[transform] Type:" << typeid(e).name() << std::endl;
std::cout << e << std::endl;
return {e};
})
/**
* 若含有预期值则返回 expected 本身，否则返回含有变换后非预期值的 expected
*/
.transform_error([](const auto& e) -> std::expected<std::string, ParseError> {
std::cout << "[transform_error] Type:" << typeid(e).name() << std::endl;
if (e == ParseError::Below) {
std::cout << "ParseError::Below" << std::endl;
} else if (e == ParseError::Above) {
std::cout << "ParseError::Above" << std::endl;
} else {
std::cout << "ParseError" << std::endl;
}
return std::unexpected{e};
});
}
mingw-gcc 运行效果
[transform_error] Type:10ParseError
ParseError::Below
[transform] Type:NSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEE
Sunday
[transform_error] Type:10ParseError
ParseError::Above
⭐END
最后，如果像更深刻的体会这里的链式效果，建议将上面代码的 and_then & or_else 以相反的顺序调用一遍，会有不一样的效果。
这样可以帮助更好的理解调用的逻辑和设计出更好的代码。
🌟跋
ref:
标准库标头 expected
相关类型：
- (C++17) any的使用与简单实现
- (C++17) optional的使用
- (C++17) variant的使用与union对比
- (C++17) optional 的 3 种用法
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