optional庫使用"容器"語義杜顺，包裝了"可能產(chǎn)生無效值"的對(duì)象饺饭，實(shí)現(xiàn)了"未初始化"的概念物喷。

#include <boost/optional.hpp>
using namespace boost;

"無意義"的值:

函數(shù)并不總能返回有效的返回值惯悠，很多時(shí)候函數(shù)可能返回"無意義"的值邻邮，這不意味著函數(shù)執(zhí)行失敗，而是表明函數(shù)正確執(zhí)行了克婶，但結(jié)果卻不是有用的值饶囚。

表示返回值無意義最常用的做法是增加一個(gè)"哨兵"的角色，它位于解空間之外鸠补，如NULL萝风，-1，EOF紫岩，string::npos,vector::end()等规惰。但這些做法不夠通用，而且很多時(shí)候不存在解空間之外的"哨兵"泉蝌。

optional使用"容器"語義歇万，為這種"無效值"的情形提供了一個(gè)較好的解決方案。

optional很像一個(gè)僅能存放一個(gè)元素的容器勋陪，它實(shí)現(xiàn)了"未初始化"的概念：如果元素未初始化贪磺，那么容器就是空的，否則诅愚，容器內(nèi)就是有效的寒锚，已經(jīng)初始化的值。

optional的真實(shí)接口很復(fù)雜违孝，因?yàn)樗軌虬b任何的類型刹前。

操作函數(shù)

optional的模板類型參數(shù)T可以使任何類型，就如同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容器對(duì)元素的要求雌桑，并不需要T具有缺省構(gòu)造函數(shù)喇喉，但必須是可拷貝構(gòu)造的。

可以有很多方式創(chuàng)建optional對(duì)象校坑，例如:

• 無參的optional()或者optional(boost::none)構(gòu)造一個(gè)未初始化optional對(duì)象拣技，參數(shù)boost::none是一個(gè)類似空指針的none_t類型常量千诬，表示未初始化。
• optional(v)構(gòu)造一個(gè)已初始化的optional對(duì)象膏斤，其值為v的拷貝徐绑。如果模板類型為T&，那么optional內(nèi)部持有對(duì)引用的包裝掸绞。
• optional(condition, v)根據(jù)條件condition來構(gòu)造optional對(duì)象，如果條件成立(true)則初始化為v耕捞，否則為未初始化衔掸。
• 此外optional還支持拷貝構(gòu)造和賦值操作，可以從另一個(gè)optional對(duì)象構(gòu)造俺抽。當(dāng)想讓一個(gè)optional對(duì)象重新恢復(fù)到未初始化狀態(tài)時(shí)敞映，可以向?qū)ο筚xnone值。

optional采用了指針語義來訪問內(nèi)部保存的元素磷斧，這使得optional未初始化時(shí)的行為就像一個(gè)空指針振愿。它重載了operator*和operator->以實(shí)現(xiàn)與指針相同的操作，get()和get_ptr()可以以函數(shù)的操作形式獲得元素的引用和指針弛饭。

成員函數(shù)get_value_or(default)是一個(gè)特別的訪問函數(shù)冕末，可以保證返回一個(gè)有效的值，如果optional已初始化侣颂，那么返回內(nèi)部的元素档桃，否則返回default。

optional也可以用隱式類型轉(zhuǎn)換進(jìn)行bool測(cè)試(用于條件判斷),就像一個(gè)隊(duì)指針的判斷憔晒。

optional還全面支持比較運(yùn)算藻肄，包括==，!=,<,<,>,>=拒担。與普通指針比較的"淺比較"(僅比較指針值)不同嘹屯，optional的比較是"深比較"，同時(shí)加入了對(duì)未初始化情況的判斷从撼。

用法

optional的接口簡單明了州弟，把它認(rèn)為是一個(gè)大小為1并且行為類似指針的容器就可以了，或者把它想象成是一個(gè)類似scoped_ptr, shared_ptr的智能指針(注意低零，optional不是智能指針呆馁，用法類似但用途不同)。

代碼示范1：

#include <boost/optional.hpp>
using namespace boost;
using namespace std;
int main()
{
     optional<int> op0;                    //一個(gè)未初始化的optional對(duì)象
     optional<int> op1(boost::none);       //同上毁兆，使用none賦予未初始化值
     assert(!op0);
     assert(op0 == op1);
     assert(op1.get_value_or(253) == 253); //獲取可選值

     optional<string> ops("test");         //初始化為字符串test
     string str = *ops;                    //用解引用操作符獲取值
     cout <<str.c_str()<<endl;

     vector<int> v(10);
     optional<vector<int>&> opv(v);        //容納一個(gè)容器的引用
     assert(opv);

     opv->push_back(5);                    //使用箭頭操作符操縱容器
     assert(opv->size() == 11);
     opv = boost::none;
     assert(!opv);
     system("pause");
     return 0;
}

代碼示范2：

#include <math.h>
#include <boost/optional.hpp>
using namespace boost;
using namespace std;
optional<double> calc(int x)    //計(jì)算倒數(shù)
{
    return optional<double>(x != 0, 1.0 / x);//條件構(gòu)造函數(shù)
}
optional<double> sqrt_op(double x)   //計(jì)算實(shí)數(shù)的平方根
{
    return optional<double>(x>0, sqrt(x));//條件構(gòu)造函數(shù)
}
int main()
{
    optional<double> d = calc(10);
    if (d)
        cout << *d <<endl;
    d = sqrt_op(-10);
    if (!d)
        cout << "no result"<<endl;

    system("pause");
    return 0;
}

工廠函數(shù):

optional提供一個(gè)類似make_pair(),make_shared()的工廠函數(shù)make_optional(),可以根據(jù)參數(shù)類型自動(dòng)推導(dǎo)optional的類型浙滤，用來輔助創(chuàng)建optional對(duì)象，聲明：

optional<T> make_optional(T const &v);
optional<T> make_optional(bool condition, T const& v);

tips: 但make_optional()無法推導(dǎo)出T引用類型的optional對(duì)象气堕，因此如果需要一個(gè)optional<T&>的對(duì)象纺腊，就不能使用make_optional()函數(shù)畔咧。

代碼示例：

#include <boost/optional.hpp>
#include <boost/typeof/typeof.hpp>
using namespace boost;
using namespace std;
int main()
{
    BOOST_AUTO(x, make_optional(5));
    assert(*x == 5);


    BOOST_AUTO(y, make_optional<double>((*x > 10), 1.0));
    assert(!y);
    
    system("pause");
    return 0;
}

高級(jí)議題

異常處理

optional<T>同STL容器一樣，只提供基本的異常保證揖膜，不會(huì)超過被包裝的類型T誓沸，它自身不拋出任何異常，只有在T構(gòu)造時(shí)可能會(huì)拋出異常壹粟。

就地創(chuàng)建

optional<T>要求類型T具有拷貝語義拜隧，因?yàn)樗鼉?nèi)部會(huì)保存值的拷貝，但很多時(shí)候復(fù)雜對(duì)象的拷貝代價(jià)很高趁仙，而且這個(gè)值僅僅作為拷貝的臨時(shí)用途洪添，是一種浪費(fèi)。

因此optional庫提供出了"就地創(chuàng)建"的概念雀费，可以不要求類型具有拷貝語義干奢，直接用構(gòu)造函數(shù)所需的參數(shù)創(chuàng)建對(duì)象，這導(dǎo)致發(fā)展處了另一個(gè)Boost庫in_place_factory盏袄。

代理示例：

#include <boost/optional.hpp>
#include <boost/utility/in_place_factory.hpp>
using namespace boost;
using namespace std;

int main()
{
    //就地創(chuàng)建string對(duì)象忿峻，不需要臨時(shí)對(duì)象string("..")
    optional<string> ops(in_place("test in_place_factory"));
    cout<< (*ops).c_str()<<endl;
    
    //就地創(chuàng)建std::vector對(duì)象，不需要臨時(shí)對(duì)象vector(10, 3)
    optional<vector<int>> opp(in_place(10, 3));
    assert(opp->size() == 10);
    assert((*opp)[0] == 3);

    system("pause");
    return 0;
}

引用類型

optional的模板參數(shù)類型可以使用引用(T&),它在很多方面與原始類型T有不同辕羽，比如無法使用就地創(chuàng)建逛尚，就地賦值。與c++語言內(nèi)置的引用類型不同的是刁愿，它可以聲明時(shí)不指定初值黑低，并且在賦值時(shí)轉(zhuǎn)移包裝的對(duì)象，而不是對(duì)原包裝的對(duì)象賦值酌毡。