std :: optional如何永远不会“异常无价值”？

Question

std::variant可以进入一种称为“ 异常无价值 ”的状态。

据我了解，这是导致移动分配抛出异常的常见原因。不能保证该变体的旧值不再存在，预期的新值也不是。

std::optional，但是没有这种状态。cppreference提出了大胆的主张：

如果引发异常，则* this ...的初始化状态不变，即，如果对象包含一个值，则它仍然包含一个值，反之亦然。

如何std::optional避免变得“异常无价值”而std::variant不能避免？

Answer 1

optional<T> 具有以下两种状态之一：

• 一种 T
• 空的

variant仅当从一个状态转换到另一状态时，A 才能进入无值状态，否则转换会抛出-因为您需要以某种方式恢复原始对象，并且为此采取的各种策略需要额外的存储¹，堆分配²或空状态³。

但是对于optional，从过渡T到空只是破坏。因此，仅当T析构函数抛出时才抛出，而实际上谁在乎。从空状态过渡到T不是问题-如果抛出该异常，则很容易恢复原始对象：空状态为空。

具有挑战性的情况是：emplace()当我们已经有一个时T。我们一定需要销毁原始对象，所以如果Emplace结构抛出异常该怎么办？使用optional，我们有一个已知的方便的空状态可以回退-因此设计仅是要这样做。

variant从没有那么容易的状态恢复的问题。

¹由于boost::variant2做。
²由于boost::variant做。
³我不确定执行此操作的变体实现，但是有人提出了一个设计建议，如果它保留an 并抛出异常，则variant<monostate, A, B>可以转换为monostate状态。AB

Answer 2

std::optional 很简单：

1. 它包含一个值并分配了一个新值：
   容易，只需委托给赋值运算符并让它处理它即可。即使在例外情况下，仍然会剩下一个值。

2. 它包含一个值，并且该值已删除：
   很简单，dtor不能抛出。标准库通常假定用户定义的类型使用该库。

3. 它不包含任何值，并且分配了一个值：
   面对构造异常时恢复为无值非常简单。

4. 它不包含任何值，也没有分配任何值：
   琐碎的。

std::variant当存储的类型不变时，具有相同的轻松时间。
不幸的是，当分配了其他类型时，必须先销毁先前的值，然后再构造新的值，以取代它！

由于先前的值已经丢失，该怎么办？
将其标记为异常无价值，以使其具有稳定，有效但不理想的状态，并让异常传播。

可以使用额外的空间和时间来动态分配值，将旧值临时保存在某个地方，在分配值之前构造新值等，但是所有这些策略都很昂贵，只有第一种始终有效。

Answer 3

“异常无价值”是指您需要更改存储在变量中的类型的特定方案。这必然需要1）销毁旧值，然后2）在其位置创建新值。如果2）失败，则您无处可退（没有过多的开销，委员会无法接受）。

optional没有这个问题。如果对其包含的对象进行某些操作，则会引发异常，请这样。该对象仍然存在。这并不意味着对象的状态仍然有意义-不管抛出操作留下了什么。希望该操作至少具有基本的保证。