std::expected（C++23）

一句话

要么持有期望的正常值 T，要么持有意外错误 E——类型安全、零开销的错误传播机制，替代异常和 std::pair<T, Error> 模式。

头文件

#include <expected>

核心 API 速查

操作	签名	说明
构造（成功值）	expected(T value)	包装正常值
构造（错误）	expected(unexpect_t, E err)	包装错误（std::unexpected{err}）
检查是否成功	bool has_value() const noexcept	是否持有正常值
隐式 bool 转换	explicit operator bool() const noexcept	同 has_value
获取值	T& value()	获取正常值的引用（失败抛异常）
获取错误	const E& error() const	获取错误的引用
解引用	T& operator*()	获取正常值（未检查，行为未定义若错误）
链式变换	auto transform(F&& f)	若有值，对值应用 f 并包装结果
链式错误处理	auto and_then(F&& f)	若有值，调用 f 并返回其 expected 结果
错误分支	auto or_else(F&& f)	若有错误，调用 f 处理错误
错误变换	auto transform_error(F&& f)	若有错误，对错误应用 f
创建成功值	std::expected<T, E>(value)	工厂：直接构造成功
创建错误值	std::unexpected{err}	工厂：构造 unexpected 用于隐式转 expected

最小示例

// Standard: C++23
#include <expected>
#include <iostream>
#include <string>

std::expected<int, std::string> divide(int a, int b) {
    if (b == 0) return std::unexpected{"division by zero"};
    return a / b;
}

int main() {
    auto r1 = divide(10, 3);
    if (r1) std::cout << *r1 << "\n"; // 3

    auto r2 = divide(10, 0);
    if (!r2) std::cout << r2.error() << "\n"; // division by zero

    // 链式调用
    auto r3 = divide(20, 4).transform([](int v) { return v * 2; });
    std::cout << *r3 << "\n"; // 10
}

嵌入式适用性：高

• 零开销抽象：大小等于 sizeof(T) + sizeof(E) 加一个判别标志，无堆分配
• 替代异常处理机制，适合禁用异常的嵌入式环境（-fno-exceptions）
• 比 error code + output parameter 模式类型安全，强制调用方处理错误
• 链式操作（transform/and_then）可组合复杂业务流程，保持代码线性可读

编译器支持

GCC	Clang	MSVC
12	16	19.36

另见

• 教程：std::expected 错误处理
• cppreference: std::expected

---

部分内容参考自 cppreference.com，采用 CC-BY-SA 4.0 许可