如何在T为仅移动类型的std::expected<T,E>中使用.value()？

问题背景 #

尝试将仅移动类型（拷贝构造函数被删除）与std::expected配合使用时编译失败，报错提示调用了已删除的拷贝构造函数。需要确认仅移动类型是否可用于std::expected，并修改代码使其正常运行（不定义拷贝构造函数）。

错误代码 #

#include <chrono>
#include <expected>
#include <stdexcept>
#include <string>
#include <thread>
#include <utility>

using namespace std::literals;

class Resource {

  Resource() { /* some setup, might raise */ }

  public:
  static std::expected<Resource, std::string> tryCreate() noexcept {
    try {
      return Resource();
    } catch (const std::runtime_error& exc) {
      return std::unexpected(exc.what());
    }
  }
  static const Resource create() noexcept {
    while (true) {
        const auto resource{Resource::tryCreate()};
        if (resource.has_value()) return resource.value();  // <-- 错误位置
        else std::this_thread::sleep_for(1s);
    }
  }
  Resource(const Resource&) = delete;
  Resource(Resource&& other) noexcept {}
  Resource& operator=(const Resource&) = delete;
  Resource& operator=(Resource&& other) noexcept { return *this; }
  ~Resource() { /* some cleanup */ }

  void use() const noexcept {}
};

int main() noexcept {
    const auto resource{Resource::create()};
    resource.use();
}

报错信息 #

<source>:25:42: error: call to deleted constructor of 'const Resource'
   25 |         if (resource.has_value()) return resource.value();
      |                                          ^~~~~~~~~~~~~~~~
<source>:29:3: note: 'Resource' has been explicitly marked deleted here
   29 |   Resource(const Resource&) = delete;
      |   ^
1 error generated.
Compiler returned: 1

解答 #

仅移动类型能否与std::expected配合使用？ #

可以。std::expected完全支持仅移动类型作为其值类型，标准中并未限制这一点。问题出在代码中错误的取值方式，而非std::expected的兼容性。

错误原因分析 #

create()函数中，resource是const std::expected<Resource, std::string>类型，调用resource.value()会返回const Resource&。当你尝试将这个左值引用作为const Resource返回时，编译器会尝试调用拷贝构造函数创建返回值，但Resource的拷贝构造函数已被删除，因此报错。

修改方案 #

需要将std::expected中的仅移动类型移动出来，而非拷贝。只需修改错误行的取值方式，将resource转为右值，让value()返回右值引用，从而触发移动构造：

// 原错误行
// if (resource.has_value()) return resource.value();

// 修改为
if (resource.has_value()) return std::move(resource).value();

修改后的完整代码 #

#include <chrono>
#include <expected>
#include <stdexcept>
#include <string>
#include <thread>
#include <utility>

using namespace std::literals;

class Resource {

  Resource() { /* some setup, might raise */ }

  public:
  static std::expected<Resource, std::string> tryCreate() noexcept {
    try {
      return Resource();
    } catch (const std::runtime_error& exc) {
      return std::unexpected(exc.what());
    }
  }
  static const Resource create() noexcept {
    while (true) {
        const auto resource{Resource::tryCreate()};
        if (resource.has_value()) return std::move(resource).value();  // 已修改
        else std::this_thread::sleep_for(1s);
    }
  }
  Resource(const Resource&) = delete;
  Resource(Resource&& other) noexcept {}
  Resource& operator=(const Resource&) = delete;
  Resource& operator=(Resource&& other) noexcept { return *this; }
  ~Resource() { /* some cleanup */ }

  void use() const noexcept {}
};

int main() noexcept {
    const auto resource{Resource::create()};
    resource.use();
}

补充说明 #

• std::move(resource)将const std::expected转为右值，此时调用value()会返回Resource&&（右值引用），可以直接用来构造返回的const Resource（移动构造函数接受右值引用，与返回值的const修饰无关）。
• 也可以用return std::move(*resource);替代，效果一致，因为resource作为std::expected的实例，operator*()在右值情况下会返回右值引用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Adam Barnes