从常量成员函数返回迭代器答案

【问题标题】：Returning iterator from constant member function从常量成员函数返回迭代器
【发布时间】：2015-06-01 21:13:27
【问题描述】：

在下面的代码中，为什么foo::func 的返回类型是vector<int>::const_iterator 而不是vector<int>::iterator，尽管我返回的是vector<int>::iterator 的对象。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
class foo
{
private:
  vector<int> ar;
public:
  foo()
  {
    ar.resize(10);
    iota(ar.begin(), ar.end(), 1);
  }
  auto func() const
  {
    return ar.begin() + 5;
  }
};

int main()
{
  foo x;
  cout<<boolalpha<<endl;
  auto it = x.func();
  cout<<is_same<decltype(it), vector<int>::iterator>::value<<endl;
  cout<<is_same<decltype(it), vector<int>::const_iterator>::value<<endl;
  return 0;
}

以上代码的输出是：

false
true

如果我将foo::func() 重新定义为

auto func()
{
    return ar.begin() + 5;
}

输出将是

true
false

为什么常量成员函数将返回类型更改为常量？我是否需要删除 const 关键字以使返回类型为 vector<int>::iterator 还是有其他方法？

【问题讨论】：

ar 是const vector<int> 内auto func() const 类型的左值。
const_iterator begin() const;在访问向量ar是const时被调用，这是因为func() const说是。

标签： c++ c++11 g++ c++14

【解决方案1】：

声明为const 的成员函数会影响this 指针的类型。在func() 内，this 的类型为const foo*。因此，通过constthis 指针访问的所有成员类型本身将是const，因此ar 的隐式类型实际上是const std::vector<int>。在vector 的两个begin() 重载中，唯一可行的重载是const 重载，它返回const_iterator。

当你把func()重新定义为非const，那么this的类型就是foo*，所以ar的类型就是std::vector<int>，begin()的重载首选返回iterator。

【讨论】：

【解决方案2】：

There are two std::vector::begin 取决于实例是否为const。

在foo::func() const 中，您尝试访问ar，然后将其视为const std::vector<int>，而std::vector::begin() const 返回const_iterator。

当您在foo::func() 中访问ar 时，它会被视为std::vector<int>，没有const，然后begin 将引用std::vector::begin()（再次没有const），即功能不一样。

同样，您自己的foo 类可以同时定义两个版本的foo::func：

auto func()
{ return ar.begin() + 5; }

auto func() const
{ return ar.begin() + 5; }

实例的常量将决定调用哪个版本：

foo x;
const foo y;

x.func();    // First version, get an iterator
y.func();    // Second version, get a const_iterator

【讨论】：

【解决方案3】：

iterator 指向它的一个数据成员，因此如果函数是 const，那么 iterator 也必须是 const，否则您可以将 class 中包含的数据从 @987654326 更改@ 由 const 成员函数返回。

至少这是我的理解 - 如果其他人能证实或否认这一点，我将不胜感激。

【讨论】：

可以发明一个容器，使一个 const 实例返回一个迭代器，它可以改变容器的元素。这两种情况之间的区别是通过一些约定。标准库容器类遵循称为 值语义 的约定，这意味着将容器视为其元素的序列。根据此约定，如果元素被修改，则容器被视为已修改。因此，StdLib 容器仅从 const 成员函数公开 const 迭代器。

【解决方案4】：

成员函数begin通过以下方式重载

iterator begin() noexcept;
const_iterator begin() const noexcept;

因此，使用限定符 const 声明的函数处理常量对象。这意味着如果常量对象的数据成员未声明为mutable，它们也是常量。在这种情况下，为返回 const_iterator 的数据成员 ar 调用第二个重载函数 begin。

【讨论】：