C++11 原始指针获取器的常量正确性

C++11 const correctness for raw pointer getter

本文关键字：常量 正确性 获取 原始 指针 C++11      更新时间：2023-10-16

我在 C++11 中遇到了一个常量正确性的小问题，我希望我能得到澄清——我认为它还没有被问过！

假设我们有一个类 A，其中包含我们想要公开的类 B 的实例。如果我们将其公开为参考，我们将提供 getter 的 const 和非 const 版本：

class B;
class A final
{
public:
    B& GetB() 
    {
        return m_b;
    }
    const B& GetB() const 
    {
        return m_b;
    }
private:
    B m_b;
};
但是，如果我们只有一个指向 B 的指针，

我们将提供一个 getter，它是 const 但返回指向 B 的非 const 实例的指针副本。这是因为 A 不拥有 B，它只拥有指针，因此对 B 的外部修改不会改变 A 的状态。 (注意：我从个人经验中得出了这个结论;我从来没有找到任何明确说明这是应该如何工作的(

class B;
class A final
{
public:
    A(B* b) 
    {
        m_b = b;
    }
    A* GetB() const
    {
        return m_b;
    }
private:
    B* m_b;
};

到目前为止，这一切都是有道理的，但是如果 A 拥有指向 B 的唯一指针(或与此相关的共享指针(，我们该怎么办？A现在在逻辑上拥有B——即使不是字面意思。到目前为止，在将原始指针公开到共享指针时，我一直遵循上面的第二个示例，但是由于 A 在逻辑上拥有 B，我应该做一些与第一个示例更相似的事情吗？

class B;
class A final
{
public:
    A(std::unique_ptr<B> b)
    {
        m_b = std::move(b);
    }
    B* GetB()
    {
        return m_b.get();
    }
    const B* GetB() const
    {
        return m_b.get();
    }
private:
    std::unique_ptr<B> m_b;
};

在这种情况下，如果您的设计在A按值持有B时是正确的，那么当A按std::unique_ptr持有B时，我将使用相同的 const/non-const 访问器。

为什么？除非有一些额外的所有权A转让方式(例如移动分配操作员(，否则在这两种情况下，A都拥有一家将随之而生和消亡的B。在后一种情况下，B实例恰好在堆上单独分配并提供给构造函数是无关紧要的;它的寿命是相同的。

您的

示例还有另一种变体可能有助于解决您的犹豫不决，假设我们不需要处理A::m_b为空的可能性：

class B
{
  // ...
};
class A final
{
public:
  A() : m_b(std::make_unique<B>())
  {}
  B& GetB()
  {
    return *m_b;
  }
  const B& GetB() const
  {
    return *m_b;
  }
private:
  std::unique_ptr<B> m_b;
};

在这里，A显然拥有自己的B，并且没有提供转让所有权的方法。我不知道为什么我们要在这里分配B堆，但我们可以提出一个观点。(请注意，现在A::GetB()按引用而不是指针返回。有了这个例子，你仍然很难决定如何编写A::GetB()以及是否在 const 上重载它？

虽然我没有太多权限回答设计问题，但我会使用类似于@seh答案中提出的东西，并添加一种方法来检查 m_b 的空值：

class B
{
  // ...
};
class A final
{
public:
  A(std::ptr<B> b) : m_b(std::move(b))
  {}
  bool HasB()
  {
    return m_b != nullptr;
  }
  B& GetB()
  {
    return *m_b;
  }
  const B& GetB() const
  {
    return *m_b;
  }
 private:
   std::unique_ptr<B> m_b;
};

如果你真的离不开指针(遗留API(，那么它更像是一条灰线。我会声明const B* GetB() const和B* GetB()，因为 C++11 中的一个常见约定是原始指针可用于表示非拥有指针。不过，最终必须在文档中指出这一点。

对于所有权情况，如果成员函数可以允许修改逻辑const对象的一部分，恕我直言，这将是不自然的，但这是一个设计问题。

但是，请注意，原始指针可用于实现所有权。

例如，考虑使用直接new -ing 和原始指针实现的内部数组。您不希望接口在/如果将其替换为用于处理存储的std::vector时会中断。因此，是否提供const/非const对访问器函数的规则必须植根于设计级别，而不是语言允许给定的设计实现。

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