提供可选参数的现代 C++ 方法

Question

让我们来看看下面的函数声明：

void print(SomeType const* i);

这里，参数i 的const* 属性表明该参数的意图是可选，因为它可能是nullptr。如果这不是故意的，那么参数将只是一个const&。传达可选-语义当然不是设计指针的初衷，但使用它们来这样做恰好可以很好地工作很长时间。

现在，由于在现代 C++ 中通常不鼓励使用原始指针（应该避免使用 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr 以准确指示特定的所有权-语义），我想知道如何正确指示函数参数的可选-语义不按值传递，即。 e. 复制，作为

void print(std::optional<SomeType> i);

会的。

想了一会儿，我想出了使用的想法：

void print(std::optional<SomeType const&> i);

这实际上是最准确的。但事实证明std::optionalcannot have reference types.¹

另外，使用

void print(std::optional<SomeType> const& i);

绝不会是最优的，从那时起我们将要求我们的SomeType 存在于调用者端的std::optional 中，同样可能（或而是可能）需要一份副本那里。

问题： 那么，在不复制的情况下允许可选参数的现代方法是什么？在这里使用原始指针在现代 C++ 中仍然是一种合理的方法吗？

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¹：具有讽刺意味的是，std::optional 不能有引用类型的描述原因（关于重新绑定或转发分配的争议）不适用于 const 引用的std::optionals 的情况，因为他们不能被分配到。

Answer 1

接受原始指针非常好，并且仍然在许多“现代”代码库中完成（我会注意到这是一个快速移动的目标）。只需在函数上添加注释，说明它允许为空，以及函数是否在调用后保存指针的副本（即指向值的生命周期要求是什么）。

Answer 2

函数重载在这里提供了一个干净的解决方案吗？例如。声明函数的 const ref 和空参数列表版本？
这可能取决于函数体在无参数/空情况下的作用 - 以及如何管理这两个实现以最大限度地减少代码重叠。

Answer 3

原始指针通常适用于这种类型的可选参数传递，实际上是唯一可以整体使用原始指针的情况之一。这也是规范的推荐方式。

话虽如此，boost::optional 确实允许您使用引用可选和 const 引用可选。已决定不在 std 库中提供此功能（原因我在此省略）。

Answer 4

这实际上就是 std::reference_wrapper 的用途。另请参阅Does it make sense to combine optional with reference_wrapper?，了解有关何时使用它以及何时不使用它的更多理由。

Answer 5

这里，const* 参数 i 的性质暗示了意图，参数是可选的，因为它可能是 nullptr。

[...]

那么，在不复制的情况下允许可选参数的现代方法是什么？

根据可选参数是否存在，允许可选参数（不是std::optional 意义上的，而是语义意义上的）具有不同的实现变体，这听起来像是重载的理想候选者：

struct SomeType { int value; };

namespace detail {
    void my_print_impl(const SomeType& i) {
        std::cout << i.value;
    }    
}  // namespace detail

void my_print() {
    const SomeType default_i{42};
    detail::my_print_impl(default_i);
}

void my_print(const SomeType& i) { 
    detail::my_print_impl(i);
}

或

namespace detail {
    void my_print_impl() {
        std::cout << "always print me\n";
    }    
}  // namespace detail

void my_print() {
    detail::my_print_impl();
}

void my_print(const SomeType& i) {
    detail::my_print_impl();
    std::cout << "have some type: " << i.value;
}

或一些类似的变体，具体取决于您的实现应该做什么，具体取决于可选参数的存在/不存在。

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否则，可选引用基本上是原始指针，也可以使用后者（如果重载不适用）。