std::optional 与 "unused/default" 值的用法

Question

我正在写一个代表按钮的 class。这个按钮可能有也可能没有各种属性，比如写在上面的文本、快捷方式、纹理或平面颜色填充。因此，例如，如果此按钮没有设置任何纹理，则会跳过纹理绘制过程。

我的第一个解决方案是使用默认值，表示给定的属性未使用（如果颜色的 alpha 值为 0，颜色填充绘图将被跳过等）。

我的另一个选择是使用新添加的 std::optional，这样使用起来会更清晰、更简单。

这里是提到的 2 个例子：

class Button {
    void draw() {
        if (fill)
            drawRectangle(*fill);
        if (sprite)
            drawSprite(*sprite);
        if (font)
            drawText(name, *font);
    }

    std::optional<std::string> font;
    std::optional<std::string> sprite;
    std::optional<Color> fill;
}

class Button {
    void draw() {
        if (fill.alpha != 0)
            drawRectangle(fill);
        if (sprite != "")
            drawSprite(sprite);
        if (font != "")
            drawText(name, font);
    }

    std::string font;
    std::string sprite;
    Color fill;
}

在这种情况下使用 std::optional 的优点和缺点是什么？我主要感兴趣的是内存使用和开销差异。

另外，我是否应该调用 value() 并捕获异常，而不是使用 if 检查可选值是否包含值？

Answer 1

就开销而言，它主要以 space 的形式出现。 optional 总是占用它存储的任何内容，加上一个布尔值，加上任何额外的填充以进行对齐。例如，std::string 通常实现为 24 字节，8 字节对齐。 optional<string> 将是 25 个字节，但由于对齐，它最终将是 32 个字节。对于原始类型（int 或枚举），它通常会将所需的存储空间从 4 字节增加到 8 字节，或类似的东西。

就性能而言，在这种情况下，除了缓存效果之外不会有任何区别（如果优化器是智能的）。将 std::string 与空字符串文字进行比较可能会优化为对 std::string::empty 的调用（您可能应该这样写），这只是检查整数是否为零，这与您对 Color 的比较与检查布尔值是否为零基本相同。

也就是说我喜欢optional；我认为它更清楚地传达了代码的意图。但是，如果您有非常明显的哨兵值，那么它可能就不那么有价值了。

在某些情况下，您可以吃蛋糕，也可以选择紧凑型：https://github.com/akrzemi1/compact_optional。它具有与常规可选项相同的外部接口，但是您给它一个标记值，它使用该标记来存储丢失的状态。不过可能不适用于所有类。

Answer 2

虽然std::optional可能会产生一个额外的布尔值的开销，但它在这里也带有一个描述性的目的：它充分表达了你试图放入代码中的概念，这使得这段代码直接显示了reader 这是怎么回事。因为这是UI，而且布尔开销相对较小，所以我会说去做吧。

我反对 std::optional 仅用于功能 returns 的说法。那将是非常有限的。

std::optional 与 "unused/default" 值的用法

Usage of std::optional vs. "unused/default" values

c++

optional

c++17