定义非常量'get'成员函数的原因？

Question

我正在使用Stroustrup(Programming Principles&Practice Using C++)一书学习C++.在练习中,我们定义了一个简单的结构:

template<typename T>
struct S {
  explicit S(T v):val{v} { };

  T& get();
  const T& get() const;

  void set(T v);
  void read_val(T& v);

  T& operator=(const T& t); // deep copy assignment

private:
  T val;
};

然后我们要求定义一个const和一个非const成员函数来获取val.

我想知道:有任何情况下get,返回非const 函数是否有意义val？

对我来说似乎更清洁,我们无法间接改变这种情况下的价值.在需要const和非const get函数返回成员变量的情况下可能会出现什么情况？

Answer 1

非常数吸气剂？

吸气剂和制定者仅仅是惯例.有时候使用的成语不是提供吸气剂和定位器,而是提供一些东西

struct foo {
    int val() const { return val_; }
    int& val() { return val_; }
private:
    int val_;
};

这样,根据实例的常量,您可以获得引用或副本:

void bar(const foo& a, foo& b) {
    auto x = a.val(); // calls the const method returning an int
    b.val() = x;      // calls the non-const method returning an int&
};

一般来说这是否是好的风格是一个意见问题.有些情况会导致混淆和其他情况,这种行为正是您所期望的(见下文).

在任何情况下,根据类应该做什么以及如何使用它来设计类的接口更重要,而不是盲目地遵循有关setter和getter的约定(例如,你应该给该方法一个有意义的名称它表达了它的作用,而不仅仅是"假装被封装,现在让我通过getter访问你所有的内部",这就是使用getters到处实际意味着什么).

具体例子

考虑容器中的元素访问通常是这样实现的.作为玩具示例:

struct my_array {
    int operator[](unsigned i) const { return data[i]; }
    int& operator[](unsigned i) { return data[i]; }
    private:
        int data[10];
};

隐藏用户的元素(甚至data可以是公共的)不是容器工作.根据您是否要读取或写入元素,您不希望使用不同的方法来访问元素,因此const在这种情况下提供非const过载非常有意义.

来自get vs encapsulation的非const引用

也许不是那么明显,但提供getter和setter是否支持封装或相反是有争议的.虽然一般来说这个问题是基于大范围的意见,但对于返回非常规引用的获取者来说,并不是关于意见.他们确实打破了封锁.考虑

struct broken {
    void set(int x) { 
        counter++;
        val = x;
    }
    int& get() { return x; }
    int get() const { return x; }
private:
    int counter = 0;
    int value = 0;
};

顾名思义,该课程已被破解.客户端可以简单地获取引用,并且类没有机会计算修改值的次数(如set建议的那样).一旦你返回一个非const引用然后关于封装,那么将该成员公开就没什么区别了.因此,这仅用于这种行为是自然的情况(例如容器).

PS

请注意,您的示例返回的const T&是值而不是值.这对于模板代码来说是合理的,你不知道副本的价格有多贵,而对于int你来说,通过返回a const int&而不是a 来获得更多int.为了清楚起见,我使用了非模板示例,但对于模板化代码,您可能更愿意返回一个const T&.

Answer 2

首先让我改一下你的问题:

为什么要为成员提供非const getter,而不仅仅是让成员公开？

几个可能的原因原因:

1.易于仪器化

谁说非const吸气剂需要只是:

    T& get() { return val; }

？它可能是这样的:

    T& get() { 
        if (check_for_something_bad()) {
            throw std::runtime_error{"Attempt to mutate val when bad things have happened");
        }
        return val;
    }

However, as @BenVoigt suggests, it is more appropriate to wait until the caller actually tries to mutate the value through the reference before spewing an error.

文化习俗/"老板这么说"

一些组织执行编码标准.这些编码标准有时由可能过度防御的人撰写.所以,你可能会看到类似的东西:

除非您的类是"普通旧数据"类型,否则不会公开数据成员.您可以根据需要为此类非公共成员使用getter方法.

然后,即使特定类只允许非const访问也是有意义的,它也不会发生.

也许val只是不存在？

您已经给出了一个val实际存在于类实例中的示例.但实际上 - 它没有!该get()方法可以返回某种代理对象,该代理对象在分配时,突变等执行一些计算(例如,在数据库中存储或检索数据).

4.允许稍后更改类内部,而无需更改用户代码

现在,阅读上面的项目1.或3,您可能会问"但我struct S 的确有val!" 或者"由我get()做任何有趣的事情!" - 嗯,是的,他们没有; 但您可能希望将来更改此行为.没有a get(),您所有的班级用户都需要更改他们的代码.使用a get(),您只需要对实现进行更改struct S.

现在,我不主张采用这种设计方法,但有些程序员会这样做.

Answer 3

get() 可由非const对象调用,允许变异,你可以这样做:

S r(0);
r.get() = 1;

但是如果你使rconst为const S r(0),行r.get() = 1不再编译,甚至不能检索值,这就是为什么你需要一个const版本const T& get() const来至少能够检索const对象的值,这样做可以让你做到:

const S r(0)
int val = r.get()

的成员函数的const版本尽量与一致的常量性呼叫在制造的物体,也就是说,如果对象是是常量和成员函数不可改变返回一个参考,它可能反映了财产常量性通过返回调用者一个const引用,从而保留了对象的不变性.