std::expected<T, E> - yohhoyの日記

次期C++2b(C++23)標準ライブラリに追加されるstd::expected<T, E>クラステンプレートについてメモ。

従来C++例外機構(throw文＋try/catch構文)に代わり、関数の演算結果(T型)またはエラー情報(E型)を “値” として返す(return)ための部品。
C++17 std::optional<T>型の無効値(std::nullopt)表現に代わり、具体的なエラー情報(E型)を保持可能に拡張された型。*1
新しい標準ヘッダ<expected>
- クラステンプレートexpected<T, E>、補助型unexpected<E>*2、タグunexpect、例外型bad_expected_access<E>
expected<T, E> == 結果Tとエラーunexpected<E>の直和型*3
- constexpr文脈でも利用可能
- expected<void, E>特殊化 == エラーのみを保持する
- std::optional同様に参照型は未サポート
expected<T, E>型への代入／直接構築：
- 結果/Tへ変換可能な型：r = t;または{std::in_place, t};*4
- エラー/Eへ変換可能な型：r = std::unexpected(e);または{std::unexpect, e};
保持値アクセス：
- 結果／エラー保持判定：has_value, explicit operator bool*5
- 結果(T型)：value, value_or, operator->, operator*
- エラー(E型)：error
- 結果未保持でのvalueメンバ関数呼び出しはstd::bad_expected_access<E>{error()}例外送出
- 結果未保持での間接参照(->, *)アクセスは未定義動作(undefined behavior)*6
- エラー未保持でのerrorメンバ関数呼び出しは未定義動作
expectedモナディック(monadic)操作は~~C++2bには間に合わず*7、C++2c(C++26)向け提案文書 P2505 にて継続検討中。~~
- C++2b標準ライブラリoptionalモナディック操作（and_then, or_elseなど）は P0789R8 が採択済み。
- 2022-11-29追記：2022年11月会合で提案文書P2505R5が採択され、C++2b標準ライブラリにexpectedモナディック操作群が追加される。

Boost.Outcomeライブラリとの比較：

Boost.Outcome, Review of Error Handling Frameworks
Boost.Outcome, Frequently asked questions, How far away from the proposed std::expected<T, E> is Outcome's checked<T, E>?
(PDF) P0762R0 Concerns about expected<T, E> from the Boost.Outcome peer review