标准库标头 <optional> (C++17)

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标准库头

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通用工具 <any> (C++17) <bitset> <bit> (C++20) <charconv> (C++17) <expected> (C++23) <format> (C++20) <functional> <optional> (C++17) <stdbit.h> (C++26) <tuple> (C++11) <typeindex> (C++11) <utility> <variant> (C++17) 容器 <array> (C++11) <deque> <flat_map> (C++23) <flat_set> (C++23) <forward_list> (C++11) <hive> (C++26) <inplace_vector> (C++26)    <list> <map> <mdspan> (C++23) <queue> <set> <span> (C++20) <stack> <unordered_map> (C++11) <unordered_set> (C++11) <vector> 迭代器 <iterator> 范围 <generator> (C++23) <ranges> (C++20)

算法 <algorithm> <numeric> 字符串 <cctype> <cstring> <cuchar> (C++11) <cwchar> <cwctype> <string_view> (C++17) <string> 文本处理 <clocale> <codecvt> (C++11/17/26*) <locale> <regex> (C++11) <text_encoding> (C++26)    cpp/header#数值库数值 <cfenv> (C++11) <cmath> <complex> <linalg> (C++26) <numbers> (C++20) <random> (C++11) <simd> (C++26) <stdckdint.h> (C++26) <valarray> 时间 <chrono> (C++11) <ctime> C 兼容性 <ccomplex> (C++11/17/20*) <ciso646> (C++20 前) <cstdalign> (C++11/17/20*) <cstdbool> (C++11/17/20*) <ctgmath> (C++11/17/20*)

输入/输出 <cinttypes> (C++11) <cstdio> <filesystem> (C++17) <fstream> <iomanip> <iosfwd> <iostream> <ios> <istream> <ostream> <print> (C++23) <spanstream> (C++23) <sstream> <streambuf> <strstream> (C++98/26*) <syncstream> (C++20) 并发支持 <atomic> (C++11) <barrier> (C++20) <condition_variable> (C++11) <future> (C++11) <hazard_pointer> (C++26) <latch> (C++20) <mutex> (C++11) <rcu> (C++26) <semaphore> (C++20) <shared_mutex> (C++14) <stdatomic.h> (C++23) <stop_token> (C++20) <thread> (C++11) 执行支持 <execution> (C++17)

 

此头文件是通用工具库的一部分。

包含
<compare> (C++20)	三路比较运算符支持
类
optional (C++17)	可能或可能不保有一个对象的包装器 (类模板)
bad_optional_access (C++17)	指示进行了到不含值的 optional 的有检查访问的异常 (类)
std::hash<std::optional> (C++17)	std::optional 的散列支持 (类模板特化)
nullopt_t (C++17)	不含值的 std::optional 的指示器 (类)
前置声明
在标头 <functional> 定义
hash (C++11)	散列函数对象 (类模板)
常量
nullopt (C++17)	nullopt_t 类型的对象 (常量)
函数
比较
operator==operator!=operator<operator<=operator>operator>=operator<=> (C++17)(C++17)(C++17)(C++17)(C++17)(C++17)(C++20)	比较 optional 对象 (函数模板)
特化的算法
std::swap(std::optional) (C++17)	特化 std::swap 算法 (函数模板)
make_optional (C++17)	创建一个 optional 对象 (函数模板)

概要

#include <compare>

namespace std {
  // 类模板 optional
  template<class T>
    class optional;

  template<class T>
    constexpr bool ranges::enable_view<optional<T>> = true;
  template<class T>
    constexpr auto format_kind<optional<T>> = range_format::disabled;

  template<class T>
    concept /*is-derived-from-optional*/ = requires(const T& t) { // 仅用于阐述
      []<class U>(const optional<U>&){ }(t);
    };

  // 无值状态指示器
  struct nullopt_t{/* 见描述 */};
  inline constexpr nullopt_t nullopt(/* 未指明 */);

  // 类 bad_optional_access
  class bad_optional_access;

  // 关系运算符
  template<class T, class U>
    constexpr bool operator==(const optional<T>&, const optional<U>&);
  template<class T, class U>
    constexpr bool operator!=(const optional<T>&, const optional<U>&);
  template<class T, class U>
    constexpr bool operator<(const optional<T>&, const optional<U>&);
  template<class T, class U>
    constexpr bool operator>(const optional<T>&, const optional<U>&);
  template<class T, class U>
    constexpr bool operator<=(const optional<T>&, const optional<U>&);
  template<class T, class U>
    constexpr bool operator>=(const optional<T>&, const optional<U>&);
  template<class T, three_way_comparable_with<T> U>
    constexpr compare_three_way_result_t<T,U>
      operator<=>(const optional<T>&, const optional<U>&);

  // 与 nullopt 比较
  template<class T> constexpr bool operator==(const optional<T>&, nullopt_t) noexcept;
  template<class T>
    constexpr strong_ordering operator<=>(const optional<T>&, nullopt_t) noexcept;

  // 与 T 比较
  template<class T, class U> constexpr bool operator==(const optional<T>&, const U&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator==(const T&, const optional<U>&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator!=(const optional<T>&, const U&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator!=(const T&, const optional<U>&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator<(const optional<T>&, const U&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator<(const T&, const optional<U>&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator>(const optional<T>&, const U&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator>(const T&, const optional<U>&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator<=(const optional<T>&, const U&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator<=(const T&, const optional<U>&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator>=(const optional<T>&, const U&);
  template<class T, class U> constexpr bool operator>=(const T&, const optional<U>&);
  template<class T, class U>
      requires (!/*is-derived-from-optional*/<U>) && three_way_comparable_with<T, U>
    constexpr compare_three_way_result_t<T, U>
      operator<=>(const optional<T>&, const U&);

  // 特化的算法
  template<class T>
    constexpr void swap(optional<T>&, optional<T>&) noexcept(/* 见描述 */);

  template<class T>
    constexpr optional<decay_t<T>> make_optional(T&&);
  template<class T, class... Args>
    constexpr optional<T> make_optional(Args&&... args);
  template<class T, class U, class... Args>
    constexpr optional<T> make_optional(initializer_list<U> il, Args&&... args);

  // 散列支持
  template<class T> struct hash;
  template<class T> struct hash<optional<T>>;
}

类模板 std::optional

namespace std {
  template<class T>
  class optional {
  public:
    using value_type     = T;
    using iterator       = /* 由实现定义 */;
    using const_iterator = /* 由实现定义 */;

    // 构造函数
    constexpr optional() noexcept;
    constexpr optional(nullopt_t) noexcept;
    constexpr optional(const optional&);
    constexpr optional(optional&&) noexcept(/* 见描述 */);
    template<class... Args>
      constexpr explicit optional(in_place_t, Args&&...);
    template<class U, class... Args>
      constexpr explicit optional(in_place_t, initializer_list<U>, Args&&...);
    template<class U = remove_cv_t<T>>
      constexpr explicit(/* 见描述 */) optional(U&&);
    template<class U>
      constexpr explicit(/* 见描述 */) optional(const optional<U>&);
    template<class U>
      constexpr explicit(/* 见描述 */) optional(optional<U>&&);

    // 析构函数
    constexpr ~optional();

    // 赋值
    constexpr optional& operator=(nullopt_t) noexcept;
    constexpr optional& operator=(const optional&);
    constexpr optional& operator=(optional&&) noexcept(/* 见描述 */);
    template<class U = remove_cv_t<T>> constexpr optional& operator=(U&&);
    template<class U> constexpr optional& operator=(const optional<U>&);
    template<class U> constexpr optional& operator=(optional<U>&&);
    template<class... Args> constexpr T& emplace(Args&&...);
    template<class U, class... Args> constexpr T& emplace(initializer_list<U>, Args&&...);

    // 交换
    constexpr void swap(optional&) noexcept(/* 见描述 */);

    // 迭代器支持
    constexpr iterator begin() noexcept;
    constexpr const_iterator begin() const noexcept;
    constexpr iterator end() noexcept;
    constexpr const_iterator end() const noexcept;

    // 观察器
    constexpr const T* operator->() const noexcept;
    constexpr T* operator->() noexcept;
    constexpr const T& operator*() const& noexcept;
    constexpr T& operator*() & noexcept;
    constexpr T&& operator*() && noexcept;
    constexpr const T&& operator*() const&& noexcept;
    constexpr explicit operator bool() const noexcept;
    constexpr bool has_value() const noexcept;
    constexpr const T& value() const&;
    constexpr T& value() &;
    constexpr T&& value() &&;
    constexpr const T&& value() const&&;
    template<class U = remove_cv_t<T>> constexpr T value_or(U&&) const&;
    template<class U = remove_cv_t<T>> constexpr T value_or(U&&) &&;
 
    // 单子操作
    template <class F> constexpr auto and_then(F&& f) &;
    template <class F> constexpr auto and_then(F&& f) &&;
    template <class F> constexpr auto and_then(F&& f) const&;
    template <class F> constexpr auto and_then(F&& f) const&&;
    template <class F> constexpr auto transform(F&& f) &;
    template <class F> constexpr auto transform(F&& f) &&;
    template <class F> constexpr auto transform(F&& f) const&;
    template <class F> constexpr auto transform(F&& f) const&&;
    template <class F> constexpr optional or_else(F&& f) &&;
    template <class F> constexpr optional or_else(F&& f) const&;

    // 修改器
    constexpr void reset() noexcept;

  private:
    T *val;         // 仅用于阐述
  };

  template<class T>
    optional(T) -> optional<T>;
}