成员函数什么时候应该有 const 限定符，什么时候不应该有？

Question

大约六年前，一位名叫 Harri Porten 的软件工程师写了这篇文章，询问问题，“成员函数什么时候应该有 const 限定符，什么时候不应该有？”我发现这是我能找到的关于这个问题的最好的文章，我最近一直在努力解决这个问题，而且我认为我发现的关于 const 正确性的大多数讨论都没有很好地涵盖这个问题。由于当时还没有像SO这样强大的软件信息共享网站，所以我想在这里重新提出这个问题。

Answer 1

这篇文章似乎涵盖了很多基础知识，但作者仍然对返回指针的函数的 const 和非常量重载有疑问。文章的最后一行是：

许多人可能会回答“这取决于情况”。但我想问“这取决于什么？”

绝对准确地说，这取决于 A 对象指针对象的状态在逻辑上是否是 this 对象状态的一部分。

例如，vector::operator[] 返回对 int 的引用。 int 引用数是向量的“一部分”，尽管它实际上不是数据成员。因此，常量重载惯用语适用：更改一个元素，您就更改了向量。

对于不存在的示例，请考虑 shared_ptr。它具有成员函数 T * operator->() const;，因为拥有一个指向非 const 对象的 const 智能指针 具有逻辑意义。引用对象不是智能指针的一部分：修改它不会更改智能指针。因此，是否可以“重新设置”智能指针以引用不同的对象的问题与引用对象是否为 const 无关。

我认为我无法提供任何完整的指导方针来让您决定受指点在逻辑上是否是对象的一部分。但是，如果修改被指点会更改 this 的任何成员函数的返回值或其他行为，特别是如果被指点参与 operator==，那么很可能是逻辑上是 this 对象的一部分。

我宁愿假设它是一部分（并提供重载）。然后，如果出现编译器抱怨我正在尝试修改从 const 对象返回的 A 对象的情况，我会考虑我是否真的应该这样做，如果是这样，请更改设计，以便只有 < em>指向 A 的指针在概念上是对象状态的一部分，而不是 A 本身。这当然需要确保修改 A 不会做任何破坏 this const 对象预期行为的事情。

如果您要发布接口，您可能必须提前弄清楚这一点，但实际上，从 const 重载返回到 const 函数返回非 const 指针不太可能破坏客户端代码。不管怎样，当您发布一个接口时，您希望已经使用过它一点，并且可能对对象的状态真正包含的内容有所了解。

顺便说一句，我也尝试犯错误，不提供指针/引用访问器，尤其是可修改的访问器。这确实是一个单独的问题（德米特定律等），但是您可以将: 替换

A *getA();
const A *getA() const;

为:

A getA() const; // or const A &getA() const; to avoid a copy
void setA(const A &a);

的次数越多，您需要担心该问题的次数就越少。当然后者也有其自身的局限性。

Answer 2

我在研究这个问题时发现的一个有趣的经验法则来自这里：

一个很好的经验法则LogicalConst 如下： 如果一个操作保留 LogicalConstness，那么如果用 EqualityOperator 比较旧状态和新状态，结果应该为 true。换句话说，EqualityOperator 应该反映对象的逻辑状态。

Answer 3

我个人使用一个非常简单的经验法则：

如果调用给定方法时对象的可观察状态没有改变，则该方法应该是 const。

总的来说，它类似于 SCFrench 提到的关于相等比较的规则，只是我的大多数类无法进行比较。

不过，我想将争论进一步推进：

当需要一个参数时，函数应该通过 const 处理（或复制）如果参数保持不变（对于外部观察者）

它稍微更通用一些，因为毕竟类的方法只不过是一个接受类实例作为第一个参数的独立函数：

class Foo { void bar() const; };

相当于:

class Foo { friend void bar(const Foo& self); }; // ALA Python

Answer 4

当它不修改对象时。

它只是使 this 具有类型 const myclass*。这保证了调用函数的对象不会改变。允许对编译器进行一些优化，并且程序员更容易知道他是否可以在没有副作用的情况下调用它（至少对对象有影响）。

Answer 5

一般规则：

如果成员函数在标记为 const 时编译，则该成员函数应为 const 如果在 const< 时仍能编译，则该成员函数应为 const /code> 是可传递的 wrt 指针。




例外：

• 逻辑常量操作；改变内部状态的方法但是使用类的接口无法检测到这种改变。例如，展开树查询。
• const/非常量实现的区别仅在于返回类型（常见于返回迭代器/const_iterator 的方法）。通过 const_cast 在 const 版本中调用非常量版本是可以接受的，以避免重复。
• 与 const 不正确的第三方 C++ 接口的方法，或与以不支持 const 的语言编写的代码接口的方法

Answer 6

这里有一些不错的文章：
赫伯·萨特的 GotW #6
赫伯·萨特 &用于优化的 const
有关 const 正确性的更多建议
来自 Wikipedia

当方法执行时，我使用 const 方法限定符不改变类的数据成员或其共同意图是不修改数据成员。一个示例涉及 RAII 的 getter 方法，该方法可能必须初始化数据成员（例如从数据库检索）。在此示例中，该方法仅在初始化期间修改数据成员一次；所有其他时间它都是恒定的。

我允许编译器在编译时捕获 const 错误，而不是在运行时（或用户）捕获它们。