std::optional
Motivation
개발을 하다보면 유효하지 않은 값을 표현하는 방식에 대해 고민하게 된다.
가장 쉬운 방법은 유효하지 않은 값을 약속하고 해당 값을 대입하는 방식이다. 이를테면, 음수가 될 수 없는 변수에 음수 값이 대입되어 있으면 이 값을 유효하지 않다고 판단하면 된다.
double distance = ComputeDistanceToSomething();
if (distance < 0.0) {
std::cout << "Distance is invalid" << std::endl;
return;
}
그러나 이 방식은 유효하지 않은값에 대한 개발자 간의 약속이 필요한 경우가 많고, 코드의 가독성이 저해될 우려가 있다.
또한 이런 방식은 모든 형식의 변수에 대입해서 사용할 수는 없다.
별도의 bool 변수로 값의 유효성을 표현한다면 예외 없이 모든 변수에 유효성을 표현할 수 있다.
struct Point {
double x;
double y;
};
std::pair<Point, bool> location = GetLocationOfSomething();
if (!location->second) {
std::cout << "Location is invalid" << std::endl;
return;
}
그러나 이러한 경우의 std::pair의 사용은 코드 자체만으로 개발자의 의도를 이해하기 어렵기 때문에 코드의 가독성이 크게 떨어진다.
물론, bool 변수를 별도의 멤버변수를 가지는 struct를 정의할 수도 있다.
struct PointWithValidity {
bool valid;
Point point;
};
유효성 판단이 필요한 모든 변수를 위해 별도의 type definition이 추가되는 방식 역시 바람직해 보이지는 않는다.
std::optional
c++17 부터 이러한 상황에 사용할 수 있는 vocabulary type인 std::optional<T>이 추가되었다.
std::optional<T>은 위의 std::pair<T, bool>과 비슷한 역할을 할 수 있으나 instance construction에 필요한 시간을 절약하는 효과가 있고, 무엇보다도 코드의 가독성을 크게 개선해준다.
간단한 예제로 std::optional의 기본적인 사용법을 살펴보자.
#include <optional>
std::optional<Point> GetLocation(const std::string& target){
if (!CanFindTarget(target))
return std::nullopt;
Point location = location_list_[target];
return location;
}
auto a_location = GetLocation("a");
// has_value() 함수로 값의 유효성을 판단한다.
if (a_location.has_value()) {
// 포인터와 같은 방식으로 instance에 접근 가능하다.
std::cout << "x=" << a_location->x << ", y=" << a_location.value().y << std::endl;
} else {
std::cout << "Can't find target a" << std::endl;
}
위의 코드는 a라는 타겟을 찾을 수 있을 경우 a의 위치를 출력해주고, 그렇지 못할 경우 에러를 출력한다.
std::optional<Point>
std::optional은 템플릿 인자로 보관하고자 하는 객체의 타입을 입력받는다.
이렇게 생성된 optional 객체는 Point를 보관하고 있거나, 아무 것도 가지고 있지 않은(nullptr) 상태가 된다.
return std::nullopt;
std::nullopt은 미리 정의되어 있는 빈 optional 객체를 의미한다.
유효하지 않은 객체를 표현하고자 한다면 optional 객체에 std::nullopt를 대입하면 된다.
Point location = location_list_[target];
return location;
값이 유효할 경우, optional 타입으로의 변환없이 해당 객체를 바로 대입해줘도 된다.
optional의 생성자에 보관하고자 하는 타입을 받는 생성자가 정의되어 있기 때문에 자동으로 optional객체가 생성된다.
if (a_location.has_value())
optional 객체의 유효성은 has_value() 함수로 판단 가능하다.
이 값이 true일 경우 보관하는 객체가 있는 상태이며, false일 경우 보관하는 객체가 없는(nullopt) 상태이다.
WIP