C++ 只允许一个成员变量被设置一次答案

【问题标题】：C++ Only Allow a member variable to be set onceC++ 只允许一个成员变量被设置一次
【发布时间】：2024-01-15 08:15:01
【问题描述】：

自从我开始接触 C++ 已经有一段时间了，但我想确保我在这样做时坚持最佳实践，包括 const 正确。

我目前正在为游戏框架构建一个代码库，并且我有以下类（为简单起见进行了总结）：

class Screen
{
public:
    Clear();
}

和

class Game
{
private:
    Screen* screen;

protected:
    const Screen* GetScreen() const;
}

为简洁起见，我省略了其余部分，但我只想说，Game 类负责创建 Screen 类实例。创建后，只能通过GetScreen()方法访问。

这个想法是，当创建一个新游戏时，我将从这个基类继承，例如，在渲染循环期间，我想清除屏幕以重绘下一帧。现在，在我上面的定义中，在使用GetScreen() 方法时不允许调用Clear() 方法，因为它不是const。 clear 方法实际上会改变类的内部工作方式（由于先前显示的图像被清除），所以这就是我将const 声明排除在定义之外的原因。如果我做到了const，那么我将不得不将Screen 类的一些内部工作作为mutable，但从我所读到的内容来看，这不是非常正确的。

所以，我的问题有两个部分。我是否应该将void Clear() 更改为void Clear() const 并制作部分内部工作mutable？

或者是允许我使Game 类的screen 成员只能由Game 类设置一次的替代方法，这样我就可以在其余时间访问非常量成员函数程序的运行时间。

感谢您的帮助。

【问题讨论】：

您似乎希望 screen 成为 Screen& 或 Screen* const 而不是 const Screen*。

标签： c++ constants mutable const-correctness

【解决方案1】：

由于Game::screen 是私有的，它不能被派生类访问。虽然GetScreen() 的调用者可以访问Screen 对象，但他不能修改Game 存储的screen 指向的内容。所以你很好，例如提供这两个重载：

class Game
{
  Screen *screen;

protected:
  const Screen* GetScreen() const;
  Screen* GetScreen();
};

它们都不允许派生类修改 screen 指针本身，因此它不能“重置”它以指向某个 Game 不希望它指向的地方。

【讨论】：

【解决方案2】：

'const' 的概念有助于指示对象的内部状态不应被修改。

void f(const Object& o)
{
    // 'o' cannot be modified
}

将非静态成员标记为const 的能力允许您强制对对象的const 引用的持有者不能修改内部状态。例如，在以下场景中，Object 有一个访问器 str，它返回对内部状态的引用，该状态同时具有非 const 和 const 重载：

struct Object
{
    // non-const: caller can modify internal state
    std::string& str();

    // const: caller cannot modify internal state
    const std::string& str() const;
};

非常量重载允许修改内部状态，但只能在对对象的非常量引用上调用； const 重载不允许修改内部状态，并且可以与 const 和非 const 对象引用一起使用。

在您呈现的场景中，Game 似乎是一个整体的 singleton 对象，其中包含您程序中的所有内容。如果是这样，那么传递对Game 或从它派生的对象的引用是否有用似乎值得怀疑，这使得const Game& 和Game& 之间的区别在某种程度上没有实际意义。如果是这种情况，则 const-correctness 没有任何用处，如果您简单地将 Game 的所有成员设为非 const，您将不会感到头疼。

【讨论】：

我想我会按照你的建议去做，让Game 的成员成为非常量。虽然不是真正的单例，但它实际上是一个入口点。例如。主函数将创建一个新的Game 对象并调用它的唯一公共方法Run()，其余的从那里处理。 Game 的派生类将负责任何其他所需的对象，并且不需要访问游戏。当我不需要将事物设为 const 时，我可能只是想多了。

【解决方案3】：

我强烈建议您更新您对 C++ 指针的了解。现在几乎没有理由使用原始指针。

要直接回答这个问题，Game.GetScreen() 函数会根据您希望它的行为方式不同地“const”。

如果您返回const Screen*，您将返回一个指向不变（无法修改）的 Screen 对象的指针。您通常希望使这样的函数 const 允许在自身为 const it 的 Game 对象上调用它。如果某人有一个非常量的 Game 对象，您可以允许他们获取 Screen 对象，然后他们可以通过简单地返回 Screen* 来修改该对象。

也就是说，我回到我的开场白，你不应该使用原始指针。

最初，您应该只将 Screen 对象按值存储，并返回引用，从而为您提供一个类：

Class Game{
    Screen screen;
public:
    const Screen& GetScreen() const{ return screen; }
    Screen& GetScreen(){ return screen; }
};

这可能看起来您正在复制 Screen 对象以返回它，但返回类型确保您返回的是对同一屏幕对象的引用，而不是副本。

如果您确实需要动态创建 Screen 对象（即，您不能在创建 Game 对象之前或同时创建它），那么您应该使用std::unique_ptr<Screen>。这可以非常像原始指针一样使用，但会为您处理很多功能。但是，您希望共享对此 Screen 指针的访问权限，因此您可能希望使用 std::shared_ptr<Screen> 并从 get 函数返回 std::weak_ptr<Screen>。 weak_ptr 可用于允许其他人访问，但您的初始 Game 对象仍拥有 Screen 对象。

长话短说，按值存储 Screen 对象，并返回对它的引用。

【讨论】：