expected

std::expected 是 C++23 引入的类型，表示"要么包含一个期望值，要么包含一个错误"。它类似 Rust 的 Result<T, E>，是比异常和 optional 更好的函数返回错误方式。

头文件与基本特征

#include <expected>

特征	说明
角色	值或错误，二者必居其一
类比	Rust Result<T, E>
与 optional 区别	optional<T> 只表示"T 或空"，expected<T, E> 表示"T 或错误 E"
访问值	value() 或 *，有错误时 value() 抛异常
访问错误	error()
单子操作	and_then(), or_else(), transform() 函数式链式调用

基本用法

#include <expected>
#include <iostream>
#include <string>

enum class Error { Invalid, Overflow };

std::expected<int, Error> divide(int a, int b) {
    if (b == 0) return std::unexpected(Error::Invalid);
    if (a == INT_MIN && b == -1) return std::unexpected(Error::Overflow);
    return a / b;
}

int main() {
    auto r1 = divide(10, 2);
    auto r2 = divide(10, 0);

    if (r1.has_value()) {
        std::cout << "result = " << r1.value() << '\n';  // 5
    }

    if (!r2.has_value()) {
        std::cout << "error!\n";
    }

    // 带默认值
    int safe = r2.value_or(-1);  // -1

    return 0;
}

单子链式操作（Monadic）

C++23 为 expected 提供了单子操作，可以链式调用，避免层层 if 判断：

auto result = divide(10, 2)
    .transform([](int x) { return x * 2; })     // 值 → 映射
    .and_then([](int x) { return divide(x, 5); }) // 值 → 可能失败
    .or_else([](Error e) {                       // 错误 → 恢复
        return 0;
    });

常用接口

接口	作用
has_value()	是否包含期望值
value()	获取值，有错误抛 std::bad_expected_access
error()	获取错误
value_or(default)	有值则返回，否则返回默认值
operator* / operator->	访问值（不检查）
transform(fn)	对值做映射
and_then(fn)	对值做可能失败的操作
or_else(fn)	处理错误
std::unexpected(e)	构造错误状态

使用注意

1. expected 是基于栈的，没有动态分配。
2. 错误类型可以是任意类型（枚举、结构体、std::error_code 等）。
3. 不要用 expected 替代所有异常——只在"预期内的、可恢复的"错误场景使用。
4. * 取值为未定义行为，用前先 has_value() 检查。

小结

std::expected<T, E> 是 C++23 中最期待的类型之一。它让"函数可能失败"成为类型签名的一部分，链式调用消除嵌套 if。配合 std::error_code 做错误类型，是 C++ 错误处理的现代化方向。