'const' 方法可以改变什么？

Question

C++ 方法允许使用const 限定符来指示该方法未更改对象。但是，这是什么意思？例如。如果实例变量是指针，是指指针没有改变，还是表示它们指向的内存没有改变？

具体来说，这是一个最小的示例类

class myclass {
  int * data;

  myclass() {
    data = new int[10];
  }

  ~myclass() {
    delete [] data;
  }

  void set(const int index) const {
    data[index] = 1;
  }
};

方法set 是否正确地限定为const？它不会改变成员变量data，但确实会改变数组的内容。

Answer 1

“const”方法可以改变什么？

在不显式抛弃常量的情况下，const 方法可以改变：

• mutable 数据成员，以及
• 类具有非const 访问权限的任何数据，无论该数据是否可访问：
  • 通过指针或引用的成员变量，
  • 通过作为函数参数传递的指针或引用，
  • 通过函数返回的指针或引用，
  • 直接在包含它的命名空间或类（用于静态）中。

对于class/struct/union 类型的成员，它依赖于其成员函数的常量性来确定应该允许哪些操作。 （它还可以更改任何非 const 局部变量和按值参数，但我知道这不是您感兴趣的）。

它可以调用其他具有相同能力和限制的const方法。

例如。如果实例变量是指针，是指指针没有改变，还是表示它们指向的内存没有改变？

这意味着指针不能（容易/意外）更改。它确实 not 意味着指向的内存无法更改。

您偶然发现的是 const 函数更改概念上由对象拥有的指向或引用数据的逻辑错误。正如您所发现的，编译器不会强制执行您可能想要或期望的const 正确性。这有点危险，但意味着 不需要为指向其他对象的指针/引用显式删除常量，这些对象可能会作为const 函数的副作用而更改。例如，日志记录对象。 （通常，此类对象在逻辑上不属于 const 函数对其进行操作的对象。）关键是编译器无法可靠地区分对象对指向数据的逻辑所有权类型，所以它必须以一种或另一种方式猜测并允许程序员覆盖或不受const-ness 的保护。 C++ 放弃了保护。

有趣的是，我听说 Walter Bright 的 D 语言会翻转这个默认值，在 const 函数中默认生成指向数据 const。这对我来说似乎更安全，尽管很难想象最终需要明确抛弃 constness 以允许想要的副作用的频率，以及这是否会让人感到令人满意的精确或令人讨厌的冗长。

Answer 2

最简洁的意思是，this 的类型在 const 成员函数中是 const T *，其中 T 是你的类，而在非限定函数中它是 T *。

你的方法set不会改变data，所以它可以被限定为const。换句话说，myclass::data 被作为this->data 访问并且是int * const 类型。

Answer 3

这个问题有两个方面：

1. const 对编译器意味着什么？
2. const 在编译器无法验证时如何应用？

问题 1

第一个相当简单。编译器验证没有数据成员被修改（除非它们被限定为mutable）。它递归地验证这一点：对于任何用户定义的类型，它检查是否没有调用非常量方法。对于内置类型，它会验证它们是否未被分配。

指针的转换是T* 到T*const（常量指针），而不是const T*（常量指针）。这意味着编译器不会验证指向的对象是否未被修改。显然，这就引出了问题2。

问题 2

const 在未经编译器验证时如何应用？它意味着它对您的应用程序应该意味着什么。这通常被称为逻辑常量。何时使用 const 相对于逻辑常量是 subject 到 debate。

Answer 4

const 应用于方法时意味着：

这意味着对象的state不会被方法改变。
这意味着作为对象状态一部分的任何成员都不能被修改，也不能调用任何不是 const 的函数。

因为这与指针有关。这意味着指针（如果它是状态的一部分）不能更改。但是指针指向的对象是另一个对象的一部分，这意味着你可以在这个对象上调用非成本方法（因为它不是这个对象状态的一部分）。

Answer 5

const 基本上可以防止在函数内部更改类实例成员的值。这对于更清晰的界面很有用，但在使用继承时会造成限制。正如您发布的示例中那样，有时会有点欺骗（或实际上很多）。

const 最适合Get 函数，很明显调用者正在读取一个值并且无意更改对象状态。在这种情况下，您还需要限制继承的实现以遵守constness，以避免在使用多态性时出现混淆和隐藏的错误。

例如

class A{
     int i;
   public:
     virtual int GetI() {return i;};
}

class B : public A{
   public:
     int GetI() { i = i*2; return i;}; // undesirable
}

将 A 更改为：

virtual int GetI() const {return i;};

解决问题。