如何從函數中返回成功或錯誤對象？

Question

我希望我的函數返回成功的指示或描述失敗性質的對象。我通常會爲此使用異常，但我被告知不要將它們用於通用代碼路徑，並且由於各種原因，這組函數可能會經常失敗。

我的想法是使用C++ 17的std::optional，因爲我不必在不需要時返回完整的錯誤對象。因此，對於可選的，如果函數不成功，則返回錯誤對象，否則可選項爲空。與此相關的問題是它逆轉了對返回值的期望（即true通常表示成功而非失敗）。

我可以讓人們使用is_success功能，這將是這樣被使用，假設Error是我的錯誤類：

auto result = do_stuff(); 
if (!is_success(result)) { 
    Error err = *result; 
    // ... 
} 

還是會因此類更爲強勁？

class MaybeError { 
    std::optional<Error> _error; 
public: 
    MaybeError(const Error& error) : _error(error) {} 
    constexpr MaybeError() : _error({}) {} 

    explicit operator bool const() { 
     return !(_error.operator bool()); 
    } 
    constexpr bool has_error() const { 
     return !(_error.has_value()); 
    } 

    constexpr Error& error() & { return _error.value(); } 
    constexpr const Error & error() const & { return _error.value(); } 
    constexpr Error&& error() && { return std::move(_error.value()); } 
    constexpr const Error&& error() const && { return std::move(_error.value()); } 

    constexpr const Error* operator->() const { return _error.operator->(); } 
    constexpr Error* operator->() { return _error.operator->(); } 
    constexpr const Error& operator*() const& { return _error.operator*(); } 
    constexpr Error& operator*() & { return _error.operator*(); } 
    constexpr const Error&& operator*() const&& { return std::move(_error.operator*()); } 
    constexpr Error&& operator*() && { return std::move(_error.operator*()); } 
}; 

這同樣可以使用在第一個例子：

auto result = do_stuff(); 
if (!result) { 
    Error err = *result; 
    // ... 
} 

什麼是最好的選擇嗎？我是否以正確的方式去做這件事？

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編輯要明確的是，do_stuff功能被呼叫如果成功，不返回的對象。如果它總是成功沒有錯誤，它只是void do_stuff()。

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編輯2在評論克里斯蒂安·哈克建議使用一個簡單的結構較不超工程解決方案。

struct MaybeError { 
    std::optional<Error> error; 
}; 

這將是既簡單，解決我的擔心，人們會期望通過功能擺明，這是所要檢測的錯誤情況返回如果成功的話屬實。例如：

auto result = do_stuff(); 
if (result.error) { 
    Error e = *t.error; 
    // ... 
} 

Answer 1

我玩了一下boost::expected就是suggested by Nicol Bolas。這似乎是非常好的這個用例：

#include <iostream> 
#include <system_error> 
#include <boost/expected/expected.hpp> 

using ExpectedVoid = boost::expected< void, std::error_code >; 
using ExpectedInt = boost::expected< int, std::error_code >; 

ExpectedVoid do_stuff(bool wantSuccess) { 
    if(wantSuccess) 
     return {}; 
    return boost::make_unexpected(std::make_error_code(std::errc::operation_canceled)); 
} 

ExpectedInt do_more_stuff(bool wantSuccess) { 
    if(wantSuccess) 
     return 42; 
    return boost::make_unexpected(std::make_error_code(std::errc::operation_canceled)); 
} 

int main() 
{ 
    for(bool wantSuccess : { false, true }) 
    { 
     if(auto res = do_stuff(wantSuccess)) 
      std::cout << "do_stuff successful!\n"; 
     else 
      std::cout << "do_stuff error: " << res.error() << "\n"; 
    } 

    std::cout << "\n"; 

    for(bool wantSuccess : { false, true }) 
    { 
     if(auto res = do_more_stuff(wantSuccess)) 
      std::cout << "do_more_stuff successful! Result: " << *res << "\n"; 
     else 
      std::cout << "do_more_stuff error: " << res.error() << "\n"; 
    } 

    return 0; 
} 

輸出：

do_stuff error: generic:105 
do_stuff successful! 

do_more_stuff error: generic:105 
do_more_stuff successful! Result: 42 

您可以從鏈接開始下載源代碼，從剛扔文件「包括」目錄將源文件放入您的boost文件夾中（「boost」子文件夾）。

Answer 2

有這種設計的類型。一個proposed for standardization (PDF)是expected<T, E>。它基本上就像一個可以具有所需值或「錯誤代碼」的變體（如果您只想檢查過程是否成功，則T可以是void）。

當然，如果您有權訪問這樣的實現，您可以使用實際的variant。但expected有一個更好的界面，專爲此場景而設計。與C++ 17中的std::variant不同，建議的expected不能爲valueless_by_exception，因爲E必須是不可移動的類型（對於大多數錯誤代碼來說不完全是高位欄）。