C++摄氏度转开尔文功能的基础错误处理最优方案咨询

原有两种方案各有明显缺陷：

• 直接调用exit(1)的方案完全剥夺了上层调用方的错误处理权，生产环境中如果该函数被其他模块复用，遇到非法输入直接终止整个程序的行为不可接受
• 异常处理对于这种高频、预期内的参数校验场景存在额外开销，且要求调用方必须捕获异常否则会触发程序终止，确实属于过度设计

以下三种是适合该场景的轻量错误处理方案： #

方案1：返回哨兵值 #

适合业务逻辑简单、函数返回值范围明确的场景
约定一个不可能出现在合法返回结果里的值作为错误标记，调用方拿到返回值后先判断是否为哨兵值即可做对应处理。
对于摄氏度转开尔文的场景，合法返回值必然大于0，可约定返回-1.0作为非法输入的标记：

double ctok(double c) // 摄氏度转开尔文
{
    if (c <= -273.15) {
        return -1.0; // 哨兵值，代表输入非法
    }
    return c + 273.15;
}

int main()
{
    double c = 0;
    cin >> c;
    double k = ctok(c);
    if (k < 0) {
        cout << "Temp too low." << endl;
        return 1;
    }
    cout << k << endl;
    return 0;
}

优点：实现零额外成本，逻辑简单易懂
缺点：需要调用方知晓哨兵值的约定，若返回值范围覆盖所有double取值则不适用 #

方案2：返回错误码+输出参数传递结果 #

适用所有简单函数校验场景，无返回值范围限制
函数返回布尔值代表转换是否成功，转换后的结果通过引用类型的输出参数传递给调用方：

bool ctok(double c, double& k) // 摄氏度转开尔文
{
    if (c <= -273.15) {
        return false;
    }
    k = c + 273.15;
    return true;
}

int main()
{
    double c = 0;
    cin >> c;
    double k = 0;
    if (!ctok(c, k)) {
        cout << "Temp too low." << endl;
        return 1;
    }
    cout << k << endl;
    return 0;
}

优点：逻辑清晰无歧义，不需要约定哨兵值，兼容所有C++版本
缺点：需要额外定义输出参数，调用方需要先声明变量接收结果 #

方案3：使用C++17引入的std::optional #

类型安全的现代C方案，推荐支持C17的项目使用
std::optional<T>类型可以存储T类型的有效值，也可以存储空状态代表无有效值，从语法层面强制调用方做错误判断，避免遗漏：

#include <optional>

std::optional<double> ctok(double c) // 摄氏度转开尔文
{
    if (c <= -273.15) {
        return std::nullopt; // 空状态代表输入非法
    }
    return c + 273.15;
}

int main()
{
    double c = 0;
    cin >> c;
    auto res = ctok(c);
    if (!res.has_value()) {
        cout << "Temp too low." << endl;
        return 1;
    }
    cout << res.value() << endl;
    return 0;
}

优点：类型安全，不需要额外约定，代码可读性高
缺点：仅支持C++17及以上版本标准

内容的提问来源于stack exchange，提问作者jaylse2