为什么指针向量不能转换为 const 指针的 const 向量？

Question

vector<char *> 类型不能转换为 const vector<const char*>。例如，以下给出编译错误：

#include <vector>

using namespace std;

void fn(const vector<const char*> cvcc)
{
}

int main()
{
    vector<char *> vc = vector<char *>(); 

    fn(vc);
}

我理解为什么vector<char*> 不能转换为vector<const char*> - 可以将const char * 类型的额外成员添加到向量中，然后它们可以作为非常量访问。但是，如果向量本身是 const，则不会发生这种情况。

我最好的猜测是这将是无害的，但编译器无法推断这是无害的。

如何解决这个问题？

这个问题是由 C++ FQA here 提出的。

Answer 1

通常，C++ 不允许您将 someclass<T> 转换为 someclass<U>，因为模板 someclass 可能专用于 U。 T 和 U 的相关性无关紧要。这意味着实现和对象布局可能不同。

遗憾的是，没有办法告诉编译器在哪些情况下布局和/或行为没有改变并且应该接受强制转换。我想它对于std::shared_ptr 和其他用例可能非常有用，但这不会很快发生（AFAIK）。

Answer 2

void fn(const vector<const char*>)

由于函数类型的顶级 const 限定符被删除，这（在调用站点）相当于：

void fn(vector<const char*>)

两者都请求传递的向量的副本，因为标准库容器遵循值语义。

您可以：

• 通过fn({vc.begin(), vc.end()}) 调用它，请求显式转换
• 将签名更改为，例如void fn(vector<const char*> const&)，即参考参考

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如果你可以修改fn的签名，你可以改用GManNickG的advice and use iterators/a range：

#include <iostream>
template<typename ConstRaIt>
void fn(ConstRaIt begin, ConstRaIt end)
{
    for(; begin != end; ++begin)
    {
        std::cout << *begin << std::endl;
    }
}

#include <vector>
int main()
{
    char arr[] = "hello world";
    std::vector<char *> vc;
    for(char& c : arr) vc.push_back(&c);

    fn(begin(vc), end(vc));
}

这给出了漂亮的输出

你好世界 你好世界 世界 世界 世界 世界 世界 世界 rld ld d

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基本问题是传递标准库容器。如果您只需要不断地访问数据，则不需要知道实际的容器类型，而可以使用模板来代替。这消除了fn 与调用者使用的容器类型的耦合。

如您所见，允许通过std::vector<const T*>& 访问std::vector<T*> 是个坏主意。但是如果你不需要修改容器，你可以使用一个范围来代替。

如果函数fn 不应或不能是模板，您仍然可以传递const char* 的范围而不是const char 的向量。这适用于任何保证连续存储的容器，例如原始数组、std::arrays、std::vectors 和 std::strings。

Answer 3

要解决此问题，您可以实现自己的模板包装器：

template <typename T> class const_ptr_vector;

template <typename T> class const_ptr_vector<T *> {
    const std::vector<T *> &v_;
public:
    const_ptr_vector (const std::vector<T *> &v) : v_(v) {}
    typedef const T * value_type;
    //...
    value_type operator [] (int i) const { return v_[i]; }
    //...
    operator std::vector<const T *> () const {
        return std::vector<const T *>(v_.begin(), v_.end());
    }
    //...
};

这个想法是包装器为引用的向量提供了一个接口，但返回值总是const T *。由于引用的向量是const，因此包装器提供的所有接口也应该是const，如[] 运算符所示。这包括将由包装器提供的迭代器。包装迭代器只包含一个指向被引用向量的迭代器，但所有产生指针值的操作都是const T *。

此解决方法的目标不是提供可以传递给需要 const std::vector<const T *> & 的函数的东西，而是提供不同的类型以用于提供此类向量的类型安全的函数。

void fn(const_ptr_vector<char *> cvcc)
{
}

虽然您无法将其传递给需要 const std::vector<const T *> & 的函数，但您可以实现一个转换运算符，该运算符将返回使用来自底层向量的指针值初始化的 std::vector<const T *> 的副本。上面的例子也说明了这一点。

Answer 4

正如 FQA 所暗示的，这是 C++ 中的一个根本缺陷。

看来你可以通过一些显式转换来做你想做的事：

vector<char*> vc = vector<char *>(); 
vector<const char*>* vcc = reinterpret_cast<vector<const char*>*>(&vc);
fn(*vcc);

这会调用未定义的行为，并且不能保证有效；但是，我几乎可以肯定它会在关闭严格别名的 gcc 中工作 (-fno-strict-aliasing)。无论如何，这只能作为临时破解；你应该只复制向量以保证你想做的事情。

std::copy(vc.begin(), vc.end(), std::back_inserter(vcc));

从性能的角度来看，这也是可以的，因为fn 在被调用时会复制它的参数。