c++ - 如何使用std::optional for error handling when creating objects without instantly destructing them?

Question

错误处理是C++构造函数中的一个挑战。有几种常见的方法，但是所有方法都有明显的缺点。例如，抛出异常可能会导致构造器中的分配资源更早泄漏，使其成为易于出错的方法。使用静态init()方法是另一种常见的解决方案，但是它违反了RAII原则。
通过研究该主题，我发现this答案和blog暗示了使用名为std::optional<>的C++ 17功能的使用，我发现它很有希望。但是，这种解决方案似乎存在一个潜在的问题-当用户检索对象时，它立即触发析构函数。
这是描述问题的简单代码示例，我的代码基于上述资源

class A
{
public:
    A(int myNum);
    ~A();
    static std::optional<A> make(int myNum);
    bool isBuf() { return _buf; };
private:
    char* _buf;
};

std::optional<A> A::make(int myNum)
{
    std::cout << "A::make()\n";
    if (myNum < 8)
        return {};
    return A(myNum);
}

A::A(int myNum)
{
    std::cout << "A()\n";
    _buf = new char[myNum];
}

A::~A()
{
    std::cout << "~A()\n";
    delete[]_buf;
}

int main()
{
    if (std::optional<A> a = A::make(42))
    {
        if (a->isBuf())
            std::cout << "OK\n";
        else
            std::cout << "NOT OK\n";

        std::cout << "if() finished\n";
    }
    std::cout << "main finished\n";
}

该程序的输出将是:

A::make()
A()
~A()
OK
if() finished
~A()

其次是运行时错误(至少在Visual C++环境中)，尝试两次删除 a->_buf。
我使用 cout是为了方便读者，因为我发现此问题调试了一个非常复杂的代码，但是问题很明显- return中的 A::make()语句构造了对象，但是由于它是 A::make()范围的结尾，因此调用了析构函数。用户确定他的对象已初始化(请注意我们如何获得 "OK"消息)，而实际上该对象已被销毁，并且当我们退出 if()的 main范围时，会再次调用 a->~A()。
所以，我做错了吗？
在构造函数中使用 std::optional进行错误处理很常见，所以有人告诉我。提前致谢

Answer 1

您的类(class)违反了rule of 3/5。
检测复制构造函数并简化main来获得此代码:

#include <optional>
#include <iostream>

class A
{
public:
    A(int myNum);
    ~A();
    A(const A& other){
        std::cout << "COPY!\n";
    }
    static std::optional<A> make(int myNum);
    bool isBuf() { return _buf; };
private:
    char* _buf = nullptr;
};

std::optional<A> A::make(int myNum)
{
    std::cout << "A::make()\n";
    if (myNum < 8)
        return {};
    return A(myNum);
}

A::A(int myNum)
{
    std::cout << "A()\n";
    _buf = new char[myNum];
}

A::~A()
{
    std::cout << "~A()\n";
    delete[]_buf;
}

int main()
{
    
    std::optional<A> a = A::make(42);
    std::cout << "main finished\n";
}

输出为:

A::make()
A()
COPY!
~A()
main finished
~A()

当您调用 A::make()时，将本地 A(myNum)复制到重新调整的 optional中，然后调用其析构函数。如果没有 std::optional，您也会遇到同样的问题(例如，按值返回 A)。
我添加的复制构造函数不会复制任何内容，但是编译器生成的副本确实会生成 char* _buf;成员的浅拷贝。由于未正确深度复制缓冲区，缓冲区被删除了两次，从而导致运行时错误。
将 std::vector设置为0规则，或正确实现3/5规则。您的代码调用未定义的行为。

PS与问题没有直接关系，但是您应该初始化成员，而不是在构造函数主体中对其进行分配。更改:

A::A(int myNum)
{
    std::cout << "A()\n";
    _buf = new char[myNum];
}

至

A::A(int myNum) : _buf( new char[myNum])
{
    std::cout << "A()\n";
}

或更妙的是，使用如上所述的 std::vector。

PPS:

Throwing exceptions for example, may cause leak of the allocated resources earlier in the constructor, making it an error prone approach.

不，从构造函数中抛出是很常见的，并且当您不通过原始指针管理内存时也没有问题。使用 std::vector或智能指针都将有助于使构造函数执行安全。