Clang LLVM C++ `std::optional<std::optional<int>>` 令人惊讶的比较行为

Question

我有一个函数 load(std::optional<int> page)，如果 page.empty()，它可以加载给定页面或所有页面。因为加载是一项代价高昂的操作，所以我缓存了最后加载的页面及其内容。为此，我使用类型为 std::optional<std::optional<int>> 的成员变量，其值应该告诉我当前缓存的是单个页面、所有页面还是根本没有页面。

LLVM 的 libc++ 实现（随 clang Apple LLVM version 10.0.0 (clang-1000.11.45.2) 一起提供）在比较 std::optional 实例时有一个令人惊讶的行为，这与 boost::optional 所做的不同（用1.67):

std::cout << (std::optional<int>() == std::optional<std::optional<int>>()); // prints 1
std::cout << (boost::optional<int>() == boost::optional<boost::optional<int>>()); // prints 0

哪个是正确的行为，这是 libc++ 实现中的错误吗？

Answer 1

行为正确：

https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/optional/operator_cmp

template< class T, class U > 
constexpr bool operator!=( const optional<T>& lhs, const optional<U>& rhs ); (2)
Performs comparison operations on optional objects.

1-6) Compares two optional objects, lhs and rhs. The contained values are compared (using the corresponding operator of T) only if both lhs and rhs contain values. Otherwise,

lhs is considered equal to rhs if, and only if, both lhs and rhs do not contain a value.

std::optional<T> 的默认构造函数构造一个不包含值的对象，因此 std::optional<int>>() 和 std::optional<std::optional<int>>() 都不包含值，因此它们是相等的。

Answer 2

作为旁注（但无论如何我们都在这里）我个人不太喜欢你的设计。作为您代码的使用者，我希望 load(<empty optional>) 加载...没有页面。这就是可选的意思。

一种解决方案是具有两种不同的功能：

void load(int);
void load_all();

如果这对您来说过于激进，那么您可以通过多种方式进行重载：

struct load_all{};

void load(int);
void load(load_all);

我真的很喜欢明确说明我的要求和我得到的东西。这就是为什么我更喜欢上面的解决方案而不是下一个解决方案：

void load(int);
void load();

为了完整性，虽然我实际上并不推荐它（因为使用 std::variant 的工具很麻烦，否则这很好地表达了意图）：

struct load_all{};

void load(std::variant<int, load_all>);

Answer 3

这个其实挺有意思的……模棱两可的行为也是善意的。对于比较应该做什么，没有明确的答案。基于实现选择，标准库和 Boost 只是做不同的事情。没有人是错的。

std::optional 有不同的比较。这意味着有运算符将 optional<T> 与 optional<U> 和 U 进行比较。在此模型中，最佳匹配是将双方视为可选 - 因此它们比较相等，因为它们都脱离了。

但是boost::optional只有相同类型的比较。这意味着 optional<T> 只能与 optional<T> 或 T 相媲美。在此模型中，optional<int> 被解释为值的 optional<optional<int>>。所以我们有一个脱离的可选值和一个值 - 所以它们比较不相等。

我不确定这个比较是否真的有明确的意思，所以最好避免它。

Clang LLVM C++ `std::optional<std::optional<int>>` 令人惊讶的比较行为

Clang LLVM C++ `std::optional<std::optional<int>>` surprising comparison behavior

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