一、概述

數據結構類似于容器，因為它們可以存儲一個或多個元素。但是，它們與容器不同，因為它們不支持容器通常支持的操作。例如，使用本部分介紹的數據結構，不可能在一次迭代中訪問所有元素。

Boost.Optional 可以很容易地標記可選的返回值。使用 Boost.Optional 創建的對象要么是空的，要么包含單個元素。使用 Boost.Optional，您無需使用空指針或 -1 等特殊值來指示函數可能沒有返回值。

• Boost.Tuple 提供了 boost::tuple，這是一個自 C++11 以來一直是標準庫的一部分的類。
• Boost.Any 和 Boost.Variant 允許您創建可以存儲不同類型值的變量。 Boost.Any 支持任意類型，Boost.Variant 允許您將需要支持的類型作為模板參數傳遞。
• Boost.PropertyTree 提供了一個樹狀的數據結構。該庫通常用于幫助管理配置數據。數據還可以以 JSON 等格式寫入文件或從文件中加載。
• Boost.DynamicBitset 提供了一個類似于 std::bitset 但在運行時配置的類。
• Boost.Tribool 提供了一種類似于 bool 的數據類型，支持三種狀態。
• Boost.CompressedPair 定義了 boost::compressed_pa??ir 類，可以替代 std::pair。該類支持所謂的空基類優化。

二、Boost.Optional

庫 Boost.Optional 提供類 boost::optional，可用于可選返回值。這些是函數的返回值，可能并不總是返回結果。示例 21.1 說明了在沒有 Boost.Optional 的情況下通常如何實現可選返回值。

示例 21.1。表示可選返回值的特殊值

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <cmath>
int get_even_random_number()
{
  int i = std::rand();
  return (i % 2 == 0) ? i : -1;
}
int main()
{
  std::srand(static_cast<unsigned int>(std::time(0)));
  int i = get_even_random_number();
  if (i != -1)
    std::cout << std::sqrt(static_cast<float>(i)) << '\n';
}

示例 21.1 使用函數 get_even_random_number()，它應該返回一個偶數隨機數。它通過調用標準庫中的函數 std::rand() 以一種相當幼稚的方式做到這一點。如果 std::rand() 生成偶數隨機數，則該數字由 get_even_random_number() 返回。如果生成的隨機數是奇數，則返回-1。

在此示例中，-1 表示無法生成偶數隨機數。因此，get_even_random_number() 不能保證返回偶數隨機數。返回值是可選的。

許多函數使用 -1 之類的特殊值來表示不能返回任何結果。例如，如果找不到子字符串，std::string 類的成員函數 find() 將返回特殊值 std::string::npos。返回值為指針的函數通常返回 0 表示不存在結果。

Boost.Optional 提供了 boost::optional，這使得可以清楚地標記可選的返回值。

示例 21.2。帶有 boost::optional 的可選返回值

#include <boost/optional.hpp>
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <cmath>
using boost::optional;
optional<int> get_even_random_number()
{
  int i = std::rand();
  return (i % 2 == 0) ? i : optional<int>{};
}
int main()
{
  std::srand(static_cast<unsigned int>(std::time(0)));
  optional<int> i = get_even_random_number();
  if (i)
    std::cout << std::sqrt(static_cast<float>(*i)) << '\n';
}

在示例 21.2 中，get_even_random_number() 的返回值具有一個新類型，boost::optional<int>。 boost::optional 是一個模板，必須使用返回值的實際類型進行實例化。 boost/optional.hpp 必須包含在 boost::optional 中。

如果 get_even_random_number() 生成偶數隨機數，則直接返回該值，并自動包裝在類型為 boost::optional<int> 的對象中，因為 boost::optional 提供了一個非排他的構造函數。如果 get_even_random_number() 不生成偶數隨機數，則返回 boost::optional<int> 類型的空對象。返回值是通過調用默認構造函數創建的。

main() 檢查 i 是否為空。如果它不為空，則使用 operator* 訪問存儲在 i 中的數字。 boost::optional 似乎像指針一樣工作。但是，您不應將 boost::optional 視為指針，因為例如，boost::optional 中的值由復制構造函數復制，而指針不會復制其指向的值。

示例 21.3。 boost::optional 的其他有用的成員函數

#include <boost/optional.hpp>
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <cmath>
using boost::optional;
optional<int> get_even_random_number()
{
  int i = std::rand();
  return optional<int>{i % 2 == 0, i};
}
int main()
{
  std::srand(static_cast<unsigned int>(std::time(0)));
  optional<int> i = get_even_random_number();
  if (i.is_initialized())
    std::cout << std::sqrt(static_cast<float>(i.get())) << '\n';
}

eExample21.3e

示例 21.3 介紹了 boost::optional 的其他有用的成員函數。此類提供了一個特殊的構造函數，它將條件作為第一個參數。如果條件為真，則使用第二個參數初始化 boost::optional 類型的對象。如果條件為假，則會創建一個 boost::optional 類型的空對象。示例 21.3 在函數 get_even_random_number() 中使用此構造函數。

使用 is_initialized() 您可以檢查 boost::optional 類型的對象是否不為空。 Boost.Optional 涉及已初始化和未初始化的對象——因此，成員函數的名稱為 is_initialized()。成員函數 get() 等效于 operator*。

示例 21.4。 Boost.Optional 的各種輔助函數

#include <boost/optional.hpp>
#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>
#include <cmath>
using namespace boost;
optional<int> get_even_random_number()
{
  int i = std::rand();
  return make_optional(i % 2 == 0, i);
}
int main()
{
  std::srand(static_cast<unsigned int>(std::time(0)));
  optional<int> i = get_even_random_number();
  double d = get_optional_value_or(i, 0);
  std::cout << std::sqrt(d) << '\n';
}

Boost.Optional 提供獨立的輔助函數，例如 boost::make_optional() 和 boost::get_optional_value_or()（參見示例 21.4）。可以調用 boost::make_optional() 來創建 boost::optional 類型的對象。如果您希望在 boost::optional 為空時返回默認值，您可以調用 boost::get_optional_value_or()。

函數 boost::get_optional_value_or() 也作為 boost::optional 的成員函數提供。它被稱為 get_value_or()。

除了 boost/optional/optional_io.hpp 之外，Boost.Optional 還提供了一個帶有重載流運算符的頭文件，讓您可以將 boost::optional 類型的對象寫入標準輸出等。

參考文：

Chapter21.Boost.Optional (theboostcpplibraries.com)