c++23中的std::expected是什么_c++新一代错误处理机制【新特性】

std::expected是C++23引入的类型安全错误处理机制，封装成功值T或错误E，强制显式处理失败路径，支持链式组合与constexpr，适用于可预期、可恢复的非灾难性错误场景。

std::expected 是 C++23 正式引入的标准库类型，本质是一个类型安全、语义明确的“预期结果”容器：它要么装着你想要的值（T），要么装着一个具体的错误信息（E），二者必居其一。它不是语法糖，也不是辅助工具，而是为现代 C++ 重新定义错误处理契约的核心机制。

它解决的是一个长期痛点：

• std::optional 只能说“有没有值”，但说不出“为什么没值”；
• 异常（throw/catch）虽能传上下文，却隐式跳转、开销不可控、禁用异常时直接失效；
• 传统错误码（比如返回 int + 输出参数）易被忽略、无类型约束、接口不自解释。

std::expected 把“成功或失败”变成函数签名的一部分，强制调用方面对现实——你不能假装错误不存在，编译器也不会帮你掩盖。

它长什么样？基本结构很直白

#include 
std::expected parse_number(const std::string& s);
std::expected open_config_file(const char* path);

• T 是你期待得到的正常结果类型（如 int、std::string、自定义结构体）；
• E 是失败时携带的错误类型（推荐 std::error_code、枚举类 enum class Err，或轻量字符串）；
• 构造成功值：直接 return 42;；
• 构造错误值：用 return std::unexpected(e);（e 类型必须匹配 E）。

怎么用？关键就三步

• 检查状态：if (result.has_value()) 或更简洁地 if (result)；
• 取成功值：result.value()（若失败会 std::terminate，慎用）或 *result（同理）；
• 取错误值：result.error()（安全，仅在 !has_value() 时有效）。

推荐写法：

立即学习“C++免费学习笔记（深入）”；

LangChain

一个开源框架，用于构建基于大型语言模型（LLM）的应用程序。

下载

auto res = parse_number("123");
if (res) {
    std::cout << "Got: " << *res << "\n";  // 解引用即 value()
} else {
    std::cerr << "Parse failed: " << res.error() << "\n";
}

它真正厉害的地方：不只是“能存错”，而是“让错变得可组合”

• and_then：成功时继续链式计算，失败自动短路；
• or_else：失败时提供备选逻辑（比如 fallback 值或重试）；
• transform / transform_error：对值或错误做纯函数式映射；
• 完全支持 constexpr 和 noexcept，嵌入式、实时系统、禁用异常环境都能用。

示例（链式解析）：

auto result = parse_number("42")
    .and_then([](int n) { return std::expected{n * 2}; })
    .transform([](int x) { return std::to_string(x); });

// result 是 std::expected

什么时候该用？简单判断标准

• 函数可能失败，但失败是可预期、可恢复、非灾难性的（比如文件不存在、格式错误、网络超时）；
• 你在写库接口或跨模块边界代码，希望调用方一眼看懂“这里可能出什么错”；
• 项目禁用异常（如游戏引擎底层、嵌入式、Linux 内核模块周边）；
• 你追求零成本抽象 + 编译期约束 + 运行时确定性。

别用它处理内存耗尽、栈溢出这类真正“意外”的情况——那还是留给异常或 std::abort 更合适。

基本上就这些。它不复杂，但容易忽略：std::expected 的价值不在语法多炫，而在于把“错误是常态”这个事实，第一次稳稳地刻进了 C++ 的类型系统里。