为什么在 PIMPL 中不能访问实现类的常量函数？

Question

我想在 C++ 中尝试使用 PIMPL。

就我而言，我正在使用operator()访问私人成员。

接口类A和实现类AImpl都有operator() const和operator()。

代码如下所示：

#include <iostream>
class AImpl
{
public:
    explicit AImpl()
    {
        x = 0;
    }
    const int &operator()() const
    {
        std::cout << "const access in AImpl" << std::endl;
        return x;
    }
    int &operator()()
    {
        std::cout << "not const access in AImpl" << std::endl;
        return x;
    }

private:
    int x;
};

class A
{
public:
    A()
    {
        impl = new AImpl;
    }
    ~A()
    {
        delete impl;
    }
    const int &operator()() const
    {
        std::cout << "const access in A" << std::endl;
        return impl->operator()();
    }
    int &operator()()
    {
        std::cout << "not const access in A" << std::endl;
        return impl->operator()();
    }

private:
    AImpl *impl;
};

int main()
{
    A non_const_a;
    std::cout << non_const_a() << std::endl;

    const A const_a;
    std::cout << const_a() << std::endl;
}

我用follow命令编译程序

g++ Main.cpp

结果表明：

# ./a.out
not const access in A
not const access in AImpl
0
const access in A
not const access in AImpl
0

从结果可以看出：

A的 const 成员函数const int &A::operator()() const调用int &AImpl::operator()()，但不调用const int &AImpl::operator()() const。

为什么会这样？

在 PIMPL 情况下，我希望 A 中的成员函数和 AImpl 是一一对应的。

我要const int &A::operator()() const打电话const int &AImpl::operator()() const。

如何修改我的代码来实现这一目标？修改会降低任何性能吗？

上面提到的是一个简单的案例。在实际情况下，A 是一个容器，将在我的代码中广泛使用，因此我不希望修改降低性能。

如果这是一个愚蠢的问题，我深表歉意。谢谢你的时间。

Answer 1

您正在寻找不同的常量行为。

AImpl const*是不一样的AImpl* const。

当A是 const 时，您将得到 impl ptr 类型AImpl* const。当A不是常量时，您将得到 impl ptr 类型AImpl*。

在这两种情况下，指针指向的数据总是AImpl*（非常量）。指针本身可能是也可能不是常量，因此您可以更改它指向或不指向的位置。但是它指向的数据总是非常量的。

为了解决这个问题，你真的需要得到一个AImpl*或AImpl const* （或者甚至更好，AImpl const * const，表示指针和它指向的数据都是常量）¹的指针。您有几种方法可以做到这一点：

您可以向指针添加一些访问器：

AImpl* getImpl() { return impl.get(); }
AImpl const *getImpl() const { return impl.get(); }

这种方法的不便之处在于您必须记住始终使用访问器来获取正确的 const 版本，而直接使用impl指针可能会导致您出现错误的行为。

另一种方法是添加一个容器模板类，它保存指针并声明不同的 operator() 访问器，为每个访问类型返回正确的类型。一个基本的例子是：

template <typename _Tp>
class pimpl_ptr
{
public:
    pimpl_ptr(_Tp *q, U&&... u): fPtr(q) { }

    _Tp const* operator->() const noexcept
    {
        return fPtr;
    }
    _Tp* operator->() noexcept
    {
        return fPtr;
    }
private:
    _Tp *fPtr;
};

额外的好处是这个类还可以实现 RAII，管理指针本身的销毁。

¹这并不是真正需要的。
由于类通过函数返回指针，指针本身由 返回value，这意味着调用者获得指针的副本。因此，对该指针的任何更改都只会影响返回的副本，而不会影响类中的副本。如果函数将通过引用 ( )返回指针，则
声明指针也是const必要的AImpl*&，但这种情况几乎从未发生过。在这种情况下，const版本必须实际返回AImpl const* const&，以防止对类内的指针和指向的数据进行修改。