面试题：C++ 中 std::optional 的应用场景

Question

请阐述在 C++ 中 std::optional 的主要应用场景，并给出一个简单的代码示例展示其用法。

Answer 1

主要应用场景

1. 函数可能返回无效值的情况：当一个函数并非总是能够返回有效的结果时，使用 std::optional 可以清晰地表明这一点，而不是通过返回特殊值（如 -1 表示错误等）来暗示无效。
2. 避免空指针异常：在处理可能为空的对象指针时，std::optional 提供了一种更安全的替代方案，避免了在解引用指针时可能出现的空指针异常。
3. 优化内存使用：对于一些可能不经常使用的对象，std::optional 可以延迟对象的创建，只有在真正需要时才分配内存。

代码示例

#include <iostream>
#include <optional>

// 函数可能返回有效的整数，也可能返回无效值
std::optional<int> divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        return std::nullopt; // 返回无效值
    }
    return a / b;
}

int main() {
    auto result1 = divide(10, 2);
    if (result1.has_value()) {
        std::cout << "10 / 2 = " << result1.value() << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Division by zero." << std::endl;
    }

    auto result2 = divide(5, 0);
    if (result2.has_value()) {
        std::cout << "5 / 0 = " << result2.value() << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Division by zero." << std::endl;
    }

    return 0;
}