使用const公共成员强制所有实例的不变性是合理的做法吗

Is it reasonable practice to enforce the immutability of all instances using const public members?

本文关键字：不变性 实例 const 成员 使用      更新时间：2023-10-16

我有一个类，它基本上是一堆字段的结构（比如说，类似于二维点的东西；但它只是这个问题的合成示例），我只想要不可变的实例。显然，我可以使数据成员私有，并且只有getter方法：

class Point2d {
protected:
   double x;
   double y;
public:
   Point2d(double _x, double _y) : x(_x), y(_y) {}
   double getX() const { return x; }
   double getY() const { return y; }
   double norm() const { return x*x + y*y; }
}

但是，我在想也许这样做更好：

class Point2d {
public:
   const double x;
   const double y;
public:
   Point2d(double _x, double _y) : x(_x), y(_y) {}
   double norm() const { return x*x + y*y; }
   Point2d operator=(const Point2d& p) = delete;
}

编辑：第三种选择是在单个变量的声明中仅使用constness来强制不变性，类本身是可变的，即

class Point2d {
public:
   double x;
   double y;
public:
   Point2d(double _x, double _y) : x(_x), y(_y) {}
   double norm() const { return x*x + y*y; }
}
// ...
Point2d magicalTransformation(const Point2d& p1, const Point2d& p2);

加强不变性的更合理的方法是什么？

在设计一个类时，灵活性和保证之间总是存在张力。强制执行数据成员的常量（排除了赋值）会产生一个非常严格的类：这有成本（灵活性的损失），但收益是什么？

当然，任何希望冻结实例的用户都可以使用const来执行此操作。所以你没有给用户带来任何"新"功能，但你剥夺了他们的灵活性：这值得吗？

我认为你太极端了，因为赋值不起作用，你可能会发现自己在最常见的操作中使用类的实例时遇到了困难（你可以制作一个数组，但以后不能对数组进行排序）。

因此，我建议您简单地防止在分配之外对进行任何修改。这足以毫不费力地维护类不变量。

这是否合理？

是的。在我看来，这是一种更好的风格，因为它提高了可读性
总有一天，比起getter方法，我更喜欢const（不可变）public成员。实际上，如果以正确的方式声明，每个数据类型都会发送特定的消息。例如：

  • const数据===>成员的寿命
  • public=>在class之外读取成员
  • protected成员===>在继承中读取该成员世袭制
  • private成员===>该成员仅在class范围内读取

所以这里的意图是明确的。一旦确定成员const在其生存期内不会更改，就可以声明该成员。应该根据潜在getter方法的使用位置来选择访问说明符。

此外，我真的需要使用const public成员？

是的。这是最好的，因为您需要const对象或其他const方法中的const正确版本。

编辑：
关于修改后的问题。一旦你在class中有一个const成员，operator =就会被隐式删除，所以你不必= delete。这只是品味的问题。对我来说，它变得多余了
事实上，在g++编译器中，如果你试图使用赋值修改这样的对象，编译器会自己生成一个错误，比如：

error: use of deleted function ‘Point2D& Point2D::operator=(const Point2D&)’

另一条语句是函数声明：

const Point2d findMagicPoint();

返回类型不需要是const，因为它无论如何都是不可修改的右值。例如CCD_ 21是不成形的。

两者都能工作。

两者之间很可能没有性能差异，因为getX()和getY()被优化为"零"。[您可能想在GetY tho'中使用return y;，这可能有助于解决一两个错误]。

这主要是一个风格问题。

当然，你可能也会有这个类的non-const版本，当你想在使用它之前对点进行计算时。

我不确定是否可以为这个问题提供一个事实，但在我看来，对像Point2D这样的小对象使用get和set是多余的。如果要将这些对象用作常量，只需将它们设为常量即可。如果要将它们用作变量，那么只需重载运算符（如"+"、"+="等）并使用它们。应该封装作为数据成员的Point2D，而不是Point2D的数据成员。同样，如果要以不可变的方式使用它们，只需使用const Point2D即可。以后您可能需要更改（以可变方式使用）Point2D的数据。常量数据成员对此类没有任何作用。

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