Effective Modern C++ 条款13 比起iterator更偏爱const

本文探讨了在C++98与C++11中使用const_iterator的优点及其实现方式的变化。C++11中const_iterator的使用更加便捷，支持更好的泛型编程。

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比起iterator更偏爱const_iterator

STL中的const_iterator等效于常量指针(pointers-to-const)，它们指向的值是不能被修改的。标准实践建议我们尽可能地使用const，同样，如果迭代器指向的对象不需要修改，那么我们应该使用const_iterator。

上面的说法在C++98和C++11中都是正确的，但是在C++98中，const_iterator只有部分支持，创建它们不容易，而且使用它也受限制。例如，你想要在std::vector<int>中查找第一个1983的位置（那一年“C with Classes”编程语言更名为“C++”），然后在那个位置插入数值1998（那一年C++第一个ISO标准被采用）。如果容器中不存在1983这个值，就在容器的末尾插入。使用C++98的迭代器，这很容易：

std::vector<int> values;
 ...
std::vector<int>::iterator it = 
    std::find(values.begin(), values.end(), 1983);
values.insert(it, 1998);

但是在这里使用iterator不是很好，因为代码从来不会改变迭代器指向的对象。使用const_iterator更贴切于这里的代码，但是C++98会出现点问题。这里有个方法在概念上是可靠的，不过仍然不正确：

typedef std::vector<int>::iterator IterT;
typedef std::vector<int>::const_iterator ConstIterT;
                                                     `
std::vector<int> values;
...                 
ConstIterT ci = 
    std::find(static_cast<ConstIterT>(values.begin()),  // cast
               static_cast<ConstIterT>(values.end()),    // cast
               1983);
                                      `
values.insert(static_cast<IterT>(ci), 1998); // 可能编译不通过，详情看下面

当然，typedef不是必需的，不过它可以让我们写类型转换时容易点（你可能会问为什么不遵循条款9的别名声明，原因是这个例子展示的是C++98的代码，而别名声明是C++11的新特性）。

在函数std::find中出现了类型转换，这是因为values不是non-const容器，并且在C++98中从non-const容器中获取const_iterator没有简单的办法。在严格意义上，类型转换不是必需的，因为你可以从另外的途径获取const_iterator（例如，把values绑在一个常量引用(reference-to-const)的变量上，然后在代码中用这个变量代替values），但是无论你使用哪种方法，从一个non-const容器获取指向元素的const_iterator总会出现点意外。

如果你拿到了const_iterator，问题更多，因为C++98容器的插入（和删除）位置都是用iterator表示，const_iterator是不被接受的，这就为什么在上面的代码中我把const_iterator转换为iterator：把const_iterator传递给insert是不能通过编译的。

实话说，我给出的代码还是无法通过编译，因为就算是用static_cast，关于const_iterator转换到iterator也没有轻便的惯例（意思就是不行?）就算是神器reinterpret_cast也不行哦（这不只是C++98的限制，在C++11中也不能简单的把const_iterator转换成iterator）。现在，我觉得我的观点已经很清晰了：在C++98中const_iterator有那么多问题，真的是不值得用。最后，开发者不应尽可能的使用const，而是在它实用（practical）时使用，然后在C++98中，const_iterator一点都不实用。

在C++11中一切都改变了。现在const_iterator即容易获取又容易使用。就算是non-const容器，容器的成员函数cbegin和cend返回const_iterator，然后STL那些用iterator表示位置的成员函数（例如insert和earse）实际上都使用了const_iterator。把C++98旧代码中iterator修改为const_iterator在C++11中是再平常不过了：

std::vector<int> values;
...
auto it = 
    std::find(values.cbegin(), values.cend(), 1983); // 使用cbegin和cend
values.insert(it,1998);

现在使用const_iterator的代码就很实用了！

C++11提供的获取const_iterator的方法在你想要编写最大限度通用库代码时略显不足。这些代码为容器或者类似容器的数据结构提供非成员函数的begin和end（加上cbegin,cend,rbegin等）代码。例如，就像内置的数组，它就是使用第三方库提供的自由函数的接口。因此通用库代码就是使用非成员函数来实现已知的成员函数的功能。

例如，我们有个findAndInsert模板：

template <typename C, typename V>
void findAndInsert(C& container,        // 在container中，
                   const V& targetVal,   // 找到targetVal的第一次出现位置，
                   const V& insertVal)  // 然后把insertVal插入那个位置
{
    using std::cbegin;
    using std::cend;
    auto it = std::find(cbegin(container),   // 非成员函数的cbegin
                        cend(container),  //非成员函数的cend
                        targetVal);
    container.insert(it, insertVal);
};

上面的代码在C++14能运行得很好，但C++11不可以。在标准化期间疏忽了，C++11只加了非成员函数版本的begin和end，而没有加入cbegin，cend，rbegin，rend，crbegin和crend。C++14修正了这问题。

如果你用的是C++11，但想写出上面效果的代码，却没有库来提供一个非成员的cbegin模板，那么你可以自己写一个。例如，这里有一个非成员cbegin的实现：

template <class C>
auto cbegin(const C& container)->decltype(std::begin(container))
{
    return std::begin(container);
}

你是不是很惊讶这个非成员cbegin没有调用成员cbegin 呢？其实我也是。不过这是有逻辑的。cbegin模板接受所有行为像容器的参数C，然后用常量引用（reference-to-const）获得这个参数container，如果C是传统的容器类型（例如std::vector<int>），container将会常量引用那个容器C（类型变成const std::vector<int>&）。一个常量容器使用非成员函数begin(C++11提供)会返回一个const_iterator，这个类型就是模板返回的类型。你可以把这个由begin支持的cbegin直接用于容器。

这个模板也可以用于内置数组。这样的话，container的就是一个常量数组引用。C++11为数组提供了一个特别的begin，它返回指针数组首元素的指针。常量数组的元素是常量，所以begin返回的首元素指针是常量指针，常量指针，在实际上，也就是数组的常量迭代器。（数组的模板推断请看条款1）.

现在回到重点，这条款的观点是鼓励你尽量使用const_iterator。基本动机是——当const有意义时就使用——在C++11，而不是不实用的C++98。在C++11，它非常实用，C++14还解决了C++11留下的未完成的工作。