STL std::map，通过ref传递给const以及const_casting的必要性

Question

我有一个关于 const_cast 的简单问题以及有关 STL 容器的最佳实践。考虑以下情况，其中类 Foo 具有从 Widget* 到 int 的私有 STL std::map：

声明：

#include <map>  
using std::map;

class Widget;

class Foo {
public:
     Foo(int n);
     virtual ~Foo();

     bool hasWidget(const Widget&);

private:
     map<Widget*,int> widget_map;
};

定义：

#include <map>
#include "Foo.h"
#include "Widget.h"

using std::map;

Foo::Foo(int n)
{
     for (int i = 0; i < n; i++) {
          widget_map[new Widget()] = 1;
     }
}

Foo::~Foo()
{
     map<Widget*, int>::iterator it;
     for (it = widget_map.begin(); it != widget_map.end(); it++) {
          delete it->first;
     }
}

bool Foo::hasWidget(const Widget& w)
{
     map<Widget*, int>::iterator it;
     it = this->widget_map.find(const_cast<Widget*>(&w));
     return ( ! ( it == widget_map.end() ) );
}

鉴于 hasWidget 将 const 引用作为其参数，因此在调用 map::find 时需要丢弃 constness（wiget_map从 Wiget* 到 int）。据我所知，这种方法既明智又可取——但如果没有更有经验的 C++ 程序员的反馈，我不愿意接受它。

在我看来，这是适当使用 const_cast 的少数情况之一，因为我们将转换结果传递给 STL 方法。我说得对吗？

我意识到这个问题的其他排列已经被提出（例如， const_cast for vector with object），但似乎没有一个直接解决上述问题。

提前致谢。

Answer 1

为什么不改变 hasWidget 来获取 Widget* 呢？目前该界面很危险，因为它意味着您正在按底层映射中的值查找小部件，而实际上您是按地址查找它们。我认为该方法也应该是 const：

bool hasWidget(Widget *) const;

Answer 2

带有键（键为指针）的映射很笨重 - 查找它的唯一方法是拥有相同的指针。为此，您必须保证使用具有相同地址的对象调用 hasWidget 方法！

当然，您应该正确实现 Widget，以便它重载正确的运算符以充当 std::map 中的键！在你的地图中，你可以简单地拥有：

std::map<Widget, int>

然后你的发现不需要const_cast！

Answer 3

这对我来说看起来很笨重。通过物理地址来识别对象是相当“特殊”的，诚然它是独一无二的，但也很奇怪。

我强烈考虑反转映射：

std::map<Widget::Id, Widget*>

其中 Widget::Id 可以简单地是 int 或类似的。

那么const-ness就不会有任何问题了。

要深入研究，您还可以查看 Boost指针容器库：

boost::ptr_map<Widget::Id, Widget>

这将缓解内存管理问题。

Answer 4

我想我的回答会陷入“主观和争论”，但我会尝试一下......

我并不被 const_cast 吓到，但我对你的设计持怀疑态度。成员函数 hasWidget 通过 const ref 获取其参数：这对客户端意味着什么？从客户端的角度来看，如果我不知道实现，我可能会认为每个 Widget 都按值与范围。对我来说，界面并不反映实际行为，它通过地址比较 Widget。

例如，当前签名允许传递临时 Widget，尽管在​​这种情况下返回值永远不可能是 true。我会亲自将签名更改为（请注意，我添加了一个const）：

bool hasWidget(const Widget *) const;

Answer 5

是的，这是 const_cast 的合理使用。您应该考虑将 hasWidget 设置为 const。

Answer 6

为什么不使用 map？您似乎从未修改过地图中任何键指向的小部件。

假设有充分的理由，那么是的，我认为你是对的。当调用保证不会修改指针的引用对象的代码时，可以安全地放弃 const。由于指针容器的模板化方式，它们的函数都不会直接修改该引用对象，但如果包含的类型是 const 指针，则用户也无法修改该引用对象（无需 const 强制转换）。如果它必须是两者之一，那么在搜索之前抛弃 const 肯定比在修改之前抛弃 const 更安全......

顺便说一句，如果您使用 count<，hasWidget 会更短/code> 而不是 find。一般来说，使用 count 也稍微比 const 更安全（在本例中除外），因为使用此 const_cast 的 find 返回一个迭代器，该迭代器可以是用于修改 Widget，而 count 则不然。所以你不必担心count的返回值会发生什么。显然，无论如何，返回值都完全受到控制。