为什么需要 const 引用和 const 成员函数？答案

【问题标题】：Why the need for both const reference and const member function?为什么需要 const 引用和 const 成员函数？
【发布时间】：2020-06-17 18:56:42
【问题描述】：

我正在做“使用 C++ 的编程原理和实践”中的练习我找到了一个有这个成员函数here的类：

const vector<string> &get_name() const { return name; }

其中名称是一个向量：vector< string> name;

到目前为止，本书介绍了 2 个概念（最多 235 页）：

返回一个const引用，防止函数改变返回值：
```
const vector<string> &get_name() { return name; } 
```
一个不能修改对象的 const 成员函数。在这种情况下，它会是这样的：
```
vector<string> get_name() const { return name; } 
```

也许我没有完全理解这一点，但这两个概念不一样吗？不想更改“名称”向量。

为什么需要两个“const”？

感谢任何花时间回复的人！

【问题讨论】：

它们不一样，因为第二个版本必须制作name 的（可能很昂贵）副本。
First const 仅适用于返回的对象，不能在 const 实例/对象上调用该方法。第二个适用于实例/对象，因此 const/non-const 实例都可以调用该方法。
第一个说“你不能改变你要求的东西，我可能会在你要求的时候改变”，第二个说“如果你求这个东西，你可以用我给你的东西做任何你想做的事”。这些不是同一个概念。

标签： c++ member-functions const-reference

【解决方案1】：

返回一个const引用，防止函数改变返回值

无法修改对象的 const 成员函数。在这种情况下，它会是这样的

这可能更清楚一点，我会尝试更好地解释它。

返回一个 const 引用可以防止 返回的对象被 调用者改变。

这是一个例子：

// let get_name be `const std::vector<std::string>& get_name()`

np1.get_name().size(); // ok, size is a const function of vector
np1.get_name().push_back("hello"); // ERROR! push_back is not a const function of vector

确实，调用者无法更改name 向量。返回类型是 const 限定的。

但是，如果函数 get_name 本身不是 const 限定的（不是返回类型），则允许从类本身更改名称。

你看，成员函数接收一个隐藏的this 参数，它是一个指向被调用对象的指针。指针既可以指向一个 const 对象，也可以指向一个可变对象。这是比较：

// returning const ref, callers cannot change the name vector
const std::vector<std::string>& get_name() {
    // The function receive a `this` that points to a mutable,
    // we can change the name from the inside
    this->name.push_back("another");
    return name;
}

// the `this` pointer points to const -----v---v
const std::vector<std::string>& get_name() const {
    this->name.push_back("another"); // ERROR! Cannot mutate member of const object
    return name;
}

Const 限定的成员函数对调用者非常有用，因为它知道无论何时调用此函数，其状态都不会改变。

例如，不仅您知道vector::size() 函数不会改变向量，而且编译器也保证它是一个 const 限定的成员函数。

最后一点，您在此处发布的代码：

vector<string> get_name() const { return name; }

这不会返回引用，但会复制。调用者可以随心所欲地改变副本，但不能改变 name 本身。

这是一个变异的副本示例：

auto name_copy = np1.get_name();

name_copy.push_back("another name"); // works, we mutated the copy by adding an element

【讨论】：

非常感谢，纪尧姆！它真的很有帮助。如果我可能会问另一个问题，您如何更改最后一行的副本：vector get_name() const { return name; }
你能看看我的代码吗？ github.com/ltr01/PPPCpp-Tests/blob/master/9.3_test2.cpp 我在您的示例中定义了函数 get_name1()、get_name2() 和 get_name3()。函数 1 和 2 的行为就像你说的那样。但是在创建对象 np3 并向其添加另一个元素之后，我仍然看不到那个新元素。我做错了什么或者我仍然没有得到什么？非常感谢您抽出宝贵的时间！真的很有帮助。
@Theodore 你将无法使用get_name3() 改变name。由于您返回一个副本，因此您所做的任何更改（例如 push_back）都将在副本上完成，而不是在原始 name 对象上完成。如果您想要可变访问，请使用std::vector<std::string>& get_name()。由于返回的引用是非常量的，因此您将能够改变被引用的对象。
我终于成功地在函数 get_name3() 内推回了一个副本。那是我做不到的。我通过改变引用的对象来理解你的意思。哇，自从 24 小时前，我明白了很多！非常感谢，纪尧姆！

【解决方案2】：

一个成员函数有一个隐含的this-reference。

并且引用的对象可以是const-qualified，允许在常量对象上调用成员函数，方法是在声明中的参数列表后面加上const。

该成员函数是否还返回对某些常量数据的引用可能是强相关的，但仍完全由程序员决定。

【讨论】：

【解决方案3】：

这种情况返回一个对vector<string> 的常量引用，我们不能更改这个向量。但是我们可以在这个函数中改变vector<string> name。

const vector<string> &get_name() { return name; }

在这种情况下，返回vector<string> 的副本，我们可以更改这个向量，因为它已经是另一个向量。在这个函数中我们不能改变vector<string> name。

vector<string> get_name() const { return name; }

【讨论】：