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C++ Academy · 课时

使用 optional 表示缺失值

避免空指针

使用 optional 表示缺失值 是 CoddyKit 上的免费 C++ Academy 课时。 这是第 1 节课，共 4 节。 你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。 这是 C++ Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 C++ Academy 课程共包含 4 节课。

空值带来的问题

使用 -1 或空指针这样的哨兵值表示“没有值”，既脆弱又容易误用。std::optional<T> 明确表示“有一个值，或者什么都没有”。请包含 <optional>。

#include <iostream>
#include <optional>
int main() {
    std::optional<int> maybe = 42;
    std::cout << *maybe << "\n";
}

空的 Optional

默认构造 optional，或为其赋值 std::nullopt，都会得到一个不保存任何值的空可选值。

#include <iostream>
#include <optional>
int main() {
    std::optional<int> empty;
    std::optional<int> also = std::nullopt;
    std::cout << empty.has_value() << " " << also.has_value() << "\n";
}

检查是否有值

调用 has_value()，或者直接在布尔上下文中使用 optional，以检查其中是否包含值。

#include <iostream>
#include <optional>
int main() {
    std::optional<int> o = 5;
    if (o) std::cout << "has value\n";
    if (o.has_value()) std::cout << "yes\n";
}

作为返回类型的 Optional

可能无法产生结果的函数非常适合使用它。成功时返回该值，失败时返回 std::nullopt。

#include <iostream>
#include <optional>
std::optional<int> half(int n) {
    if (n % 2 == 0) return n / 2;
    return std::nullopt;
}
int main() {
    auto r = half(10);
    if (r) std::cout << *r << "\n";
}

读取值

确认其中有值后，请使用 *opt 或 opt.value()。使用 * 解引用空的 optional 属于未定义行为。

#include <iostream>
#include <optional>
int main() {
    std::optional<std::string_view> name = "Ada";
    if (name) std::cout << *name << "\n";
}

自描述的函数签名

std::optional 返回类型一眼就能告诉调用方，该函数可能不会产生结果，无需额外注释。

#include <iostream>
#include <optional>
#include <string>
std::optional<std::string> getEnvName(bool present) {
    if (present) return std::string("CONFIG");
    return std::nullopt;
}
int main() { std::cout << getEnvName(true).has_value() << "\n"; }

重置 Optional

调用 reset() 可再次将 optional 变为空，也可以为其赋值 std::nullopt。

#include <iostream>
#include <optional>
int main() {
    std::optional<int> o = 99;
    o.reset();
    std::cout << o.has_value() << "\n"; // 0
}

就地构造

emplace 会直接在 optional 内部构造所包含的值，从而避免额外的复制。

#include <iostream>
#include <optional>
#include <string>
int main() {
    std::optional<std::string> o;
    o.emplace("built in place");
    std::cout << *o << "\n";
}

Optional 与指针

原始指针可以为空，但不会说明所有权，并且有产生悬空指针的风险。optional 按值拥有其值，能够清晰表示“可能不存在”，且无需堆分配。

引用的 Optional？

std::optional 保存的是值，而不是引用。若要有选择地引用现有对象，请保存指针，或使用 std::optional<std::reference_wrapper<T>>。

何时使用 Optional

对于可能查找不到结果的查找、可能失败的解析，或可能未设置的配置，请使用它。下一课将介绍安全访问所包含值的方法。

快速检查

请检查您对 std::optional 的理解。

回顾

您学习了std::optional 的基础知识：

  • 无需哨兵值或空值即可表示“有一个值或什么都没有”。
  • 可以通过默认构造或 std::nullopt 得到空值。
  • 使用 has_value() 或布尔检查进行判断。
  • 非常适合作为可能失败的查找的返回类型。

常见问题解答

「使用 optional 表示缺失值」课时是免费的吗？

是的 — 「使用 optional 表示缺失值」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 C++ Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 C++ Academy 课程共包含 4 节课。

「使用 optional 表示缺失值」这节课中我会学到什么？

避免空指针 你通过在浏览器中直接运行的动手代码来练习 C++ Academy，全天候 AI 导师会在你学习这节课的过程中回答你的问题。

学习 C++ Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 C++ Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。 这是第 1 节课，共 4 节。

「使用 optional 表示缺失值」课时需要多长时间？

大多数 CoddyKit 课程大约需要 5–10 分钟。每节课都很精短且互动，所以你能稳步进步，并在网页和应用中从离开的地方继续。

我能在这节 C++ Academy 课中编写并运行代码吗？

能。每节 C++ Academy 课都包含内置代码编辑器，你可以在浏览器中直接编写并运行真实代码，并获得即时 AI 反馈 — 无需本地设置。

此课程中的所有课时

  1. 使用 optional 表示缺失值
  2. 访问 optional 值
  3. std::expected 基础
  4. 错误处理模式
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