const與容器的非常量及其內容

對於容器類（如std::vector），存在兩個不同的恆定性概念：容器的大小（即大小）和元素的大小。看來，std::vector混淆這兩個，使得下面簡單的代碼不會編譯：const與容器的非常量及其內容

struct A { 
    A(size_t n) : X(n) {} 
    int&x(int i) const { return X[i]; } // error: X[i] is non-const. 
private: 
    std::vector<int> X; 
};

注意的是，即使數據成員（中三分，將開始數據和結束的&結束的分配緩衝區）的std::vector是不是通過調用它的operator[]改變，這個成員不是const - 這不是一個奇怪的設計？

還要注意，對於原始指針，恆定的煩躁這兩個概念都整齊分離，使得所述相應的原始指針代碼

struct B { 
    B(size_t n) : X(new int[n]) {} 
    ~B() { delete[] X; } 
    void resize(size_t n);     // non-const 
    int&x(int i) const { return X[i]; } // fine 
private: 
    int*X; 
};

作品就好了。

那麼當使用std::vector（不使用mutable）時，正確/推薦的方法是什麼？

是一個const_cast<>如

int&A::x(int i) const { return const_cast<std::vector<int>&>(X)[i]; }

認爲是可接受的（X已知是非const，所以沒有UB這裏）？

EDIT只是以防止進一步的混亂：我想修改的元件，即所述容器的內容而非容器本身（大小和/或存儲器位置）。

來源

2013-02-11 Walter

'std :: vector'的數據可以通過調用'operator []'來改變。正如你寫的A :: X，a.x（1）++;是完全合法的，並且修改了向量的內容。 – 2013-02-11 16:14:10

@DavidSchwartz矢量的*內容*不是它的實際*數據*（儘管你可能在邏輯上將它們關聯起來）。如果你檢查'std :: vector'，它只有3個指針作爲數據（數據的開始和結束以及緩衝區的結束）。這些保持不變。 – Walter 2013-02-12 19:52:10

C++僅支持const的一個級別。至於編譯器而言，它是按位const的：以「位」，實際上在對象（即sizeof計）不能沒有玩遊戲（const_cast等）進行修改，但別的是公平遊戲。在C++的早期（20世紀80年代後期，90年代初），就位設計的優點而言有很多討論，其中常量與邏輯常量（也稱爲Humpty-Dumpty常量，，因爲Andy Koenig曾告訴我，當程序員使用 const時，它意味着程序員希望它意味着什麼）。這個共識終於合併了有利於邏輯常量。

這意味着容器類的作者必須使成爲一種選擇。容器的容器部分的元素，還是不是。如果它們是容器的一部分，那麼如果容器是const，則它們不能被修改。有沒有辦法提供一個選擇;容器的作者必須選擇其中一個或另一個爲。在這裏，似乎也有一個共識：元素是容器的一部分，如果容器是const，則它們不能被修改。（也許與 C風格的陣列在這裏起到了作用;如果C風格的陣列是const，則那麼你不能修改它的任何元素。修改矢量的大小（可能是爲了保護迭代器），但不是其元素。沒有真正令人滿意的解決方案;我能想到的最好的辦法是創建一個新類型一個新類型，其中包含一個mutable std::vector，並提供轉發函數，這對應於const 的含義，我需要在這個特定情況下。如果要區分三個級別（完全常量，部分常量和非常量），則需要導出。基類僅公開完全常量和部分常量函數（例如，const int operator[](size_t index) const;和int operator[]( size_t index);，但不是void push_back(int);）;允許插入和移除元素的功能僅在派生類中公開。不應該插入或移除元素的客戶端僅向基類傳遞非const引用。

來源

2013-02-11 16:43:23

+1不錯討論。然而，我不相信容器類的設計者沒有選擇的事實。我們可以實現一個容器類，它將元素的常量作爲模板參數，並允許在const和非const容器之間進行移動轉換（使用智能指針）。不過，您的基礎派生設計看起來更簡單。 – Walter 2013-02-12 09:30:49

@Walter容器類的設計者有各種各樣的選擇。在這種情況下，std :: vector的設計者似乎有一個普遍的共識 - 我知道大部分的標準容器都是一樣的。在全球範圍內，除了特殊情況（例如'std :: array'）外，對於提供'const'（無，部分或完整）三個級別的容器似乎並沒有太大需求。（在標準日之前，我的一個數組類以大小作爲構造函數參數，並且沒有可能在稍後改變它。） – 2013-02-12 09:53:36

@JamesKanze：解釋非常好，但是頂部的前兩句開頭句子給了按位const是C++支持的那種印象。 *（我希望沒有太多的C++程序員是TL; DR）*這個開頭語句在編譯器後端是正確的，但是前端只考慮'const'是一個語法輔助 - 它是用於類型檢查，就是這樣。（順便說一句，C++ 11引入了編譯時'constexpr'。）邏輯常量只存在於程序員的大腦中。當開始多線程編程時，C++程序員會意識到這些差異。 – rwong 2014-09-22 17:44:34

這不是一個奇怪的設計，這是一個非常慎重的選擇，正確的一個恕我直言。

你B例子不是一個std::vector一個很好的比喻，一個更好的比喻是：

struct C { 
    int& get(int i) const { return X[i]; } 
    int X[N]; 
};

但該陣列可以調整大小非常有用的差異。上述代碼與原始數據無效，數組（或vector）元素在概念上是包含類型的「成員」（技術上說是子對象），所以您不應該通過const成員修改它們功能。

我會說const_cast是不可接受的，並且都不使用mutable除非作爲最後的手段。你應該問爲什麼你想改變一個const對象的數據，並考慮使成員函數非const。

來源

2013-02-11 16:18:28

這是一個解釋的問題。如果你將'vector'視爲一個可重定義的C數組，那麼我同意。然而，'resize（）'等函數在哪裏適合這個比喻呢？它們必須不僅僅是常量：您希望能夠對元素進行非const訪問，但不能達到大小。這是不可能的'std :: vector'。我認爲這種解決方法通常是提供迭代器，它通常允許更改內容，但不允許容器。 – Walter 2013-02-11 16:27:55

這只是一個比喻，不要太直接地說，無論如何'resize'不是const的，所以它可以改變對象。不確定你對迭代器的含義，但沒有一個標準容器會給你一個const const iterator的非const迭代器。 – 2013-02-11 20:17:02

我對迭代器的含義是，如果你有一個（非const）迭代器，你不能修改容器。所以容器保持常量，而元素可以被修改。 – Walter 2013-02-12 09:32:22

不幸的是，不像指針，你不能這樣做

std::vector<int> i; 
std::vector<const int>& ref = i;

這就是爲什麼std::vector不能這兩種const間的歧義，因爲它們可能適用，並且它必須是保守的。我個人而言，會選擇做這樣的事情

const_cast<int&>(X[i]);

編輯：正如一位網民準確地指出的那樣，迭代器做模型這種二分法。如果您將vector<int>::iterator存儲到開頭，則可以使用const方法取消引用它，並取回非const int&。我認爲。但是你必須小心失效。

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2013-02-11 16:19:26 Puppy

迭代器的使用提出了一個有趣的解決方案：一個_view_類，它只包含開始和結束迭代器，並且只提供他想要的有限功能。（就此而言，帶有指向矢量的視圖類也可以。） – 2013-02-11 16:45:50

-1

我會建議使用std::vector::at()方法而不是const_cast。

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2013-02-11 16:39:49 FredericS

vector :: at（）的const重載將返回一個const參考，這樣不會幫助 – 2013-02-11 21:26:07

const與容器的非常量及其內容

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