Effective C++ Logic constness 和 Bitwise constness

最新推荐文章于 2024-03-31 18:08:04 发布

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本文探讨了C++中Logicconstness与Bitwiseconstness的概念，前者关注函数逻辑上的常量行为，后者则关注编译器层面的不变性。通过BigArray类的示例，解释了如何使用mutable关键字解决两者之间的冲突，以及在指针场景下const关键字的正确使用。

什么是 Logic constness

有以下类 BigArray，其成员 vector<int> v; 是一个数组数据结构，为了让外部可以访问该数组，此类提供了一个 getItem 接口，除此之外，为了计算外部访问数组的次数，该类还设置了一个计数器 accessCounter ，可以看到用户每次调用 getItem 接口，accessCounter 就会自增，很明显，这里的成员 v 是核心成员，而 accessCounter 是非核心成员，我们希望接口 getItem 不会修改核心成员，而不考虑非核心成员是否被修改，此时 getItem 所具备的 const 特性就被称为 logic constness。

class BigArray {
    vector<int> v; 
    int accessCounter;
public:
    int getItem(int index) const { 
        accessCounter++;
        return v[index];
    }
};

什么是 Bitwise constness

但是，上面的代码不会通过编译，因为编译器不会考虑 logic constness ，于是就有了 bitwise constness 这个术语，可以理解为字面上的 constness 属性，编译器只认 bitwise constness。为了解决这种矛盾，可以把 accessCounter 声明为 mutable 的成员，即

class BigArray {
    mutable int accessCounter; 
    // const_cast<BigArray*>(this)->accessCounter++; // 这样也行，但不建议这么做
    // ...
};

此时既保持了 logic constness 特性，编译器又可以通过编译。

反过来，如果你的成员是指针类型，在函数中我们修改了指针所指的数据，此时字面上指针变量并没有被修改，编译器依然只会维护 bitwise constness，即便我们将这样的函数声明为 const，依然是没有问题的，例如下面的代码可以通过编译

class BigArray {
    int* v2;
    // ...
    void setV2Item(int index, int x) const {
        v2[index] = x;
    }
};

但逻辑上，这个函数不应该被声明为 const，所以这里最好把 const 关键字去掉。

结论

logic constness 和 bitwise constness 的重要性排序：logic constness > bitwise constness