容器及其内容的常量与非常量

const vs non-const of container and its content

本文关键字：常量 非常      更新时间：2023-10-16

对于容器类，如std::vector，有两个不同的常量概念：容器的常量（即容器的大小）和元素的常量。std::vector似乎混淆了这两者，因此以下简单代码无法编译：

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;
};

请注意，即使std::vector的数据成员（指向数据的开始和结束以及分配的缓冲区的结束的三个指针）被而不是通过对其operator[]的调用而被更改，但该成员不是const——这不是一个奇怪的设计吗？

还要注意的是，对于原始指针，这两个常数的概念被巧妙地分开，使得相应的原始指针代码

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;
};

效果很好。

那么，在使用std::vector（不使用mutable）时，正确/推荐的处理方法是什么？

是中的const_cast<>吗

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

被认为是可接受的（已知X是非const，所以这里没有UB）？

编辑只是为了防止进一步混淆：我确实想修改元素，即容器的内容，而不是容器本身（大小和/或内存位置）。

C++只支持一个级别的const。就编译器而言有关，它是按位常量：对象（即在sizeof中计数）在没有玩游戏（const_cast等），但其他任何事情都是公平的游戏在C++的早期（20世纪80年代末、90年代初）关于bitwise的设计优势进行了大量讨论const与逻辑const（也称为Humpty Dumpty const，因为正如Andy Koenig曾经告诉我的那样，当程序员使用const，它的意思正是程序员希望它的意思）。一致意见最终一致支持逻辑常量。

这意味着容器类的作者必须选择。容器的元素是容器。如果它们是容器的一部分，那么它们如果容器为常量，则无法修改。没有办法提供选择；容器的作者必须选择另一个。在这里，似乎也有一个共识：元素是容器的一部分，如果容器const，它们不能被修改。（也许与C型数组在这里发挥了作用；如果C型数组是const，则不能修改它的任何元素。）

和你一样，我也遇到过想要禁止的时候修改矢量的大小（也许是为了保护迭代器），但不是它的元素。真的没有令人满意的解决方案；我能想到的最好的事情就是包含mutable std::vector的新类型，并提供对应const含义的转发功能在这种特殊情况下，我需要。如果你想区分三个级别（完全常量、部分常量和非常量），你需要推导。基类只公开完全常量和部分常量函数（例如const int operator[]( size_t index ) const;和int operator[]( size_t index );，但不是void push_back( int );）；这个允许插入和移除元件的功能是仅在派生类中公开。不应该的客户insert或remove元素只传递一个非常数引用到基类。

不幸的是，与指针不同，您不能执行类似的操作

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

这就是为什么std::vector不能在这两种可能适用的const之间消除歧义，而且它必须是保守的。I、 就个人而言，会选择做一些类似的事情

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

编辑：正如另一位评论者准确指出的那样，迭代器do为这种二分法建模。如果将vector<int>::iterator存储到开头，那么可以在const方法中取消引用它，并返回一个非常量的int&。我想。但你必须小心无效。

这不是一个奇怪的设计，这是一个非常深思熟虑的选择，也是正确的选择。

您的B示例不是std::vector的好类比，更好的类比是：

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

但有一个非常有用的区别，那就是可以调整阵列的大小。上面的代码无效，原因与您原来的代码相同。数组（或vector）元素在概念上是包含类型的"成员"（技术上是子对象），因此您不应该能够通过const成员函数来修改它们。

我想说const_cast是不可接受的，除非万不得已，否则也不能使用mutable。您应该询问为什么要更改const对象的数据，并考虑将成员函数设置为非const。

我建议使用std::vector::at()方法而不是const_cast。

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