设计惰性向量：const 的问题

Question

我写了一个小的“惰性向量”类（或者延迟向量），它应该看起来像一个 std::vector ，并且可以在使用 std::vector 的任何地方使用，但它会“延迟”加载其元素，即每当有人访问元素 n 时，它都会从磁盘加载元素 n （可能还有更多）。 （原因是在我的应用程序中，并非所有元素都适合内存。）

这是这个 LazyVector 类，但是使用此类的 const 成员函数存在问题向量，见下文。

template<class T>
class LazyVector {
  std::vector<T> elems_;
  void fetchElem(unsigned n){
    // load the n-th elem from disk into elems_ etc
  }
public:
  const T& operator[](unsigned n) const {
    fetchElem(n); // ERROR: ... discards qualifiers       
    return elems_[n];
  }
  T& operator[](unsigned n) {
    fetchElem(n);
    return elems_[n];
  }
  // and provide some other std::vector functions
};

正如我所说，当 const 成员函数请求 LazyVector 的元素时就会出现问题。 根据 LazyVector 的性质，访问元素不是 const，即它将更改下面的向量 vec，在这种情况下这是被禁止的。 foo 成员函数必须是 const 并且不能更改。 我该如何解决这个问题？

class Foo {
  LazyVector<const std::string*> vec;
  void fct(int n) const { // fct must be const 
    const std::string* str = vec[n];
    // do something with str 
  }
};

Answer 1

您可以在 LazyVector 类的实现中使用可变成员数据或 const_cast。 因此，您可以创建消费类所需的常量假象，而实际上并不需要常量。

Answer 2

在 elems_ 数据上使用 mutable 关键字成员。

Answer 3

const 运算符用于表明该对象在逻辑上是 const。
事实上，您的数据不在磁盘上，您的对象不会改变状态，因此您可以将实际保存数据的工作委托给另一个对象（存储数据的位置是实现细节，而不是对象的一部分）对象状态）。

class LazyVector
{
    public:
        int const& operator[](int index) const
        { 
            data->fetchElement(index);
            return data->get(index);
        }
    private:
        std::auto_ptr<LazyDataCache>   data;
};

这里的 data 是一个指针（一个智能指针但仍然是一个指针）。 只要指针不改变，你就不会改变 LazyVector 的成本。 但是您仍然可以在 data 指向的对象上调用非 const 方法（请记住，指针是 const 而不是指向的对象）。

Answer 4

对于此类事情，可以使用 mutable 关键字。 将缓存作为可变对象放入类中。 这是因为您的缓存似乎不会更改对象的逻辑内容/状态（即向量的元素或其大小不会更改）。

const 方法并不声明它们不会物理地改变你的对象。 他们声明不会改变对象的抽象值。 抽象出来的实现细节仍可能被 const 函数更改。

可变的就是针对这种情况的。 使向量可变或添加包含某种缓存条目的可变缓存成员。

阅读 const 成员的语义是什么功能 安东尼·威廉姆斯的回答。

Answer 5

将 elems_ 声明为 mutable：

mutable std::vector; elems_;

您还可以做其他事情，但这是支持的方法。

编辑：另一种方法是添加另一个成员并将其设置在构造函数中：

std::vector; *mutable_elems_;

mutable_elems_(&elems_)

Answer 6

这

LazyVector* p = const_cast<LazyVector*>(this);
p->fetch();

我想会有更好的方法来做到 一点。 但这会起作用。