C++如何使用std::optional？（处理可选值）

发布日期： 2026-01-02 阅读量： 作者： 穿越時空

std::optional用于明确表示值可能存在或不存在，适用于查找失败、解析异常、配置未设等场景，提供安全的空值处理机制。

std::optional 是 C++17 引入的工具，用来明确表示一个值“可能存在，也可能不存在”，替代裸指针、特殊哨兵值（如 -1、nullptr）或自定义包装类，让意图更清晰、代码更安全。

什么时候该用 std::optional？

当你需要表达“这个函数可能成功返回结果，也可能无法计算出有效值”时，就适合用它。比如：

查找容器中某个元素，但该元素未必存在（避免返回迭代器或指针带来的解引用风险）
解析字符串为数字，输入可能非法（比抛异常更轻量，比返回 pair 更直观）
配置项未设置时应视为“无值”，而非默认值（如日志级别未配置 ≠ 默认 INFO）

基本用法：构造、检查与取值

声明一个可能为空的 int：

std::optional maybe_value; // 初始化为空状态
maybe_value = 42; // 赋值后有值
if (maybe_value) { ... } // 布尔上下文判断是否含值（推荐）
if (maybe_value.has_value()) { ... } // 等价写法，语义更显式
int x = *maybe_value; // 解引用获取值（运行时若为空会调用 std::terminate）
int y = maybe_value.value(); // 同上，但可自定义异常（value_or 提供安全兜底）
int z = maybe_value.value_or(0); // 有值则取值，否则返回 0

配合函数返回值使用（典型场景）

写一个安全的字符串转整数函数：

std::optional try_parse_int(const std::string& s) {
  char* end;
  long val = std::strtol(s.c_str(), &end, 10);
  if (*end == '\0' && s.size() > 0) {
    return static_cast(val); // 返回有值的 optional
  } else {
    return std::nullopt; // 显式返回空状态
  }
}

调用时自然表达分支逻辑：

auto result = try_parse_int("123");
if (result) {
std::cout } else {
std::cout }

注意点和限制

不能用于引用类型（std::optional 不合法），如需包装引用，考虑 std::reference_wrapper
不支持非移动/非复制类型（除非显式特化，且满足其约束）
判空别用 == std::nullopt，优先用隐式布尔转换——更简洁、更符合直觉
不要对空 optional 解引用，也不要用 value() 代替检查；生产环境建议统一用 value_or() 或先判断

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