c++23的std::expected是什么_c++比异常更好的错误处理方式

std::expected是C++23引入的用于表示可能成功或失败操作的模板类，它包含预期值T或错误E，提供比异常更清晰、类型安全且无性能开销的错误处理方式，适用于可预期错误场景。

std::expected 是什么？

std::expected<T, E> 是一个模板类，其中：

• T 是你期望得到的正常返回值类型。
• E 是可能出现的错误类型（比如 std::error_code 或自定义错误枚举）。

与 std::optional<T> 类似，但它不是“有值或无值”，而是“有值或有错误”。这让你在类型系统中明确表达了“可能出错”的语义。

为什么它比异常更好？

虽然异常是 C++ 中传统的错误处理机制，但它们存在一些问题，而 std::expected 提供了更优的替代方案：

• 显式错误传播：使用 std::expected 时，调用者必须主动检查是否成功，不能忽略错误（除非故意）。异常可能被遗漏或意外捕获，导致逻辑错误。
• 无性能开销（在无错路径）：异常在抛出时有显著运行时开销（栈展开等），而 std::expected 像普通值一样传递，只有在出错时才携带错误信息，对性能影响小且可预测。
• 类型安全：错误类型 E 是类型的一部分，编译器可以检查你如何处理错误。异常只能通过动态类型（throw 的类型）传播，难以静态分析。
• 适用于异步和函数式编程：std::expected 可以轻松地在回调、future 或链式调用中传递，而异常在异步上下文中难以处理。
• 局部控制流：你可以像处理普通值一样使用 if、map、and_then 等方法处理结果，逻辑更清晰，避免 try/catch 打乱代码结构。

简单使用示例

假设我们写一个除法函数，可能因除零失败：

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#include <expected>
#include <iostream>

std::expected<double, std::string> divide(double a, double b) {
    if (b == 0.0) {
        return std::unexpected("Division by zero");
    }
    return a / b;
}

// 使用
auto result = divide(10, 2);
if (result) {
    std::cout << "Result: " << *result << "\n";
} else {
    std::cout << "Error: " << result.error() << "\n";
}

这里错误类型用了 std::string，实际项目中建议使用 enum class 或 std::error_code 以提高效率和类型安全。

适合哪些场景？

• 预期可能失败的操作（如文件打开、网络请求、解析）。
• 库函数设计，希望用户明确处理错误。
• 性能敏感代码，需避免异常开销。
• 现代 C++ 风格，追求可读性和可维护性。

当然，异常仍有其用途，比如资源分配失败、严重不可恢复错误等。std::expected 并非要完全取代异常，而是为“可预期的错误”提供了更好的选择。

基本上就这些。std::expected 让错误处理变得更像数据处理，逻辑清晰，控制力强，是现代 C++ 发展的重要一步。

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