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如何在 fail-fast、`std::optionalgt;` 與 `std::expectedgt;` 之間做選擇
繁中（台灣）

如何在 fail-fast、std::optional<T> 與 std::expected<T, E> 之間做選擇

到這裡，Chapter 9 裡已經擺出了三種不同的錯誤處理工具：

剩下的問題已經不再是「它們怎麼工作」，而是「API 什麼時候該選哪一種」。

下面每個可執行範例都請存成 api-shapes.scpp，然後這樣建置並執行：

scpp api-shapes.scpp -o api-shapes
./api-shapes

對於應該 abort 的範例，程式本身可以成功編譯，但一旦執行走到那個非法狀態就會終 止。

當壞狀態意味著呼叫端違約或不該發生的狀態時，用 fail-fast 的受檢查操作

有些函式只有在前置條件本來就成立時才有意義。對這種情況，今天的 scpp 往往直接依 賴普通的受檢查操作：如果有人錯誤呼叫，就讓程式 abort，而不是把它偽裝成一個可恢 復回傳值。

import std;

int items_per_group(int total_items, int groups) {
    return total_items / groups;
}

int main() {
    std::println("{}", items_per_group(12, 3));
    return 0;
}

輸出：

4

這裡的 groups == 0 並沒有被當成一種「正常業務結果」。它表示呼叫端違約了。如果 執行真的走到 items_per_group(12, 0)，程式會在那個受檢查的除法上 abort，而不是 假裝呼叫端還能繼續正常執行。

當「沒有值」本身是正常情況，而且不需要額外解釋時，用 std::optional<T>

如果呼叫端唯一關心的問題只是「有沒有這個值」，那麼 std::optional<T> 往往就是最 簡單的形狀。

import std;

std::optional<int> find_channel(int id) {
    if (id == 7) {
        std::optional<int> found{42};
        return found;
    }
    std::optional<int> missing{};
    return missing;
}

int main() {
    auto first = find_channel(7);
    auto second = find_channel(1);

    if (first.has_value()) {
        std::println("{}", first.value());
    }
    if (!second.has_value()) {
        std::println("missing");
    }
    return 0;
}

輸出：

42
missing

呼叫端並不需要一個錯誤碼來說明 channel 1 為什麼不存在。它只需要知道：這裡沒 有對應的映射。

當呼叫端需要根據不同失敗原因做不同分支時，用 std::expected<T, E>

如果呼叫端需要針對不同失敗原因寫出不同處理邏輯，那就回傳 expected，並把那個 原因也放進型別裡。

import std;

bool same_ptr(const char* lhs, const char* rhs) {
    [[scpp::unsafe]] {
        return lhs == rhs;
    }
}

enum class port_error {
    invalid,
    trailing_text,
    out_of_range,
};

std::expected<int, port_error> parse_port(const std::string& text) {
    int value = 0;
    const char* first = text.c_str();
    const char* last = text.c_str() + text.size();
    std::from_chars_result parsed = std::from_chars(first, last, value);

    if (parsed.ec == std::errc::invalid_argument) {
        std::unexpected<port_error> err{port_error::invalid};
        std::expected<int, port_error> result{err};
        return std::move(result);
    }
    if (parsed.ec == std::errc::result_out_of_range) {
        std::unexpected<port_error> err{port_error::out_of_range};
        std::expected<int, port_error> result{err};
        return std::move(result);
    }
    if (!same_ptr(parsed.ptr, last)) {
        std::unexpected<port_error> err{port_error::trailing_text};
        std::expected<int, port_error> result{err};
        return std::move(result);
    }

    if (value < 1 || value > 65535) {
        std::unexpected<port_error> err{port_error::out_of_range};
        std::expected<int, port_error> result{err};
        return std::move(result);
    }

    std::expected<int, port_error> result{value};
    return std::move(result);
}

int main() {
    auto good = parse_port("8080");
    auto bad = parse_port("80x");

    if (good.has_value()) {
        std::println("{}", good.value());
    }
    if (!bad.has_value() && bad.error() == port_error::trailing_text) {
        std::println("trailing text");
    }
    return 0;
}

輸出：

8080
trailing text

這就是為什麼這裡要選 expected 而不是 optional：呼叫端不只知道「失敗了」，還 能知道「失敗的是哪一種原因」。

今天 scpp 的 API 設計實用規則

到這裡，這一章的決策樹已經相當小了：

這就是今天 scpp 裡錯誤處理的主要形狀：bug 走受檢查的 fail-fast 執行，可恢復情況 走顯式回傳值，而型別簽名會直接告訴呼叫端：自己面對的到底是哪一類情況。

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