std::expected<T, E> 是c++23引入的用于显式处理预期错误的类型，它能安全携带成功值或错误信息。相比异常和 optional，它避免了异常开销且能表达具体错误原因。通过 .has_value()、.value()、.Error() 等方法可安全访问结果，支持默认值回退和链式判断，适用于除法、字符串解析等可能失败的操作，提升代码健壮性。
在C++23中，std::expected 被正式引入作为处理预期结果或错误的标准化方式。它比传统的异常和返回码更灵活、更安全，尤其适合那些可能失败但又不值得抛出异常的函数。
什么是 std::expected？
std::expected<T, E> 是一个模板类，表示一个操作要么成功并返回类型为 T 的值，要么失败并返回类型为 E 的错误信息。这与 std::optional<T> 类似，但它不仅能表达“无值”，还能携带具体的错误原因。
举个例子：一个除法函数可以返回结果，也可以返回一个错误码说明“除零”：
#include <expected> #include <iostream> enum class MathError { DivisionByZero }; std::expected<double, MathError> divide(double a, double b) { if (b == 0.0) { return std::unexpected(MathError::DivisionByZero); } return a / b; }
调用时可以清晰地判断是否成功：
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auto result = divide(10, 0); if (result.has_value()) { std::cout << "Result: " << result.value() << "n"; } else { std::cout << "Error: Division by zeron"; }
如何检查结果和提取值？
std::expected 提供了几种方式来访问内部值或处理错误：
- .has_value()：判断是否包含正常值
- .value()：获取值，若无值则抛出异常（基于 E 构造）
- .error()：当出错时，获取错误对象
- .value_or(default)：有值则返回，否则返回默认值（仅当 E 可构造时可用）
示例：
auto res = divide(5, 2); if (res) { std::cout << res.value(); // 输出 2.5 } else { if (res.error() == MathError::DivisionByZero) { std::cout << "Cannot divide by zero."; } }
与异常和 optional 的对比
相比传统方式，std::expected 更明确地表达了“可预期的失败”：
- 异常：开销大，控制流跳转隐式，不适合高频调用或性能敏感场景
- std::optional：只能表示“有/无”，无法说明为何失败
- std::expected：显式携带错误信息，不依赖异常机制，类型安全
比如解析字符串为整数：
std::expected<int, std::string> try_parse_int(const std::string& s) { try { size_t pos; int value = std::stoi(s, &pos); if (pos != s.size()) { return std::unexpected("Invalid characters at end"); } return value; } catch (...) { return std::unexpected("Parse failed"); } }
链式处理与 map/or_else 模式（模拟）
虽然 C++23 标准库未直接提供 map 或 and_then 方法，但你可以手动组合使用。
例如连续解析两个数并相加：
auto a = try_parse_int("42"); auto b = try_parse_int("abc"); if (a && b) { std::cout << "Sum: " << (a.value() + b.value()) << "n"; } else { if (!a) std::cout << "First parse failed: " << a.error() << "n"; if (!b) std::cout << "Second parse failed: " << b.error() << "n"; }
基本上就这些。std::expected 让错误处理变得更直观、更安全，尤其是在系统编程、配置解析、IO操作等常见场景中非常实用。不复杂但容易忽略细节，比如正确使用 std::unexpected 来包装错误。用好它，代码会更健壮。