为啥 const 方法不能返回非常量引用？

Posted 2023-02-22

【中文标题】为啥 const 方法不能返回非常量引用？

【英文标题】：Why can't a const method return a non-const reference?为什么 const 方法不能返回非常量引用？

【发布时间】：2014-06-21 22:50:55

【问题描述】：

为什么下面的方法getRanks()编译不出来，如何优雅的修复呢？

我想要做的就是定义一个返回成员引用的成员访问器方法。参考不是const，因为我稍后可能会修改它所指的内容。但是由于成员方法没有修改对象，所以我声明为const。编译器（clang，std=c++11）然后坚持认为存在“删除限定符”的“引用绑定”。但我不会放弃预选赛，是吗？如果我是，为什么：

struct teststruct
  vector<int> ranks;
  vector<int>& getRanks()const
    return ranks;
  
;

现在，如果我更改 return 语句以丢弃 const，则代码编译：

return const_cast<vector<int>&>(ranks);

但是“ranks”首先不应该是 const，我不明白为什么我需要 const_cast const 。我什至不知道这样做是否安全。

不管怎样，有没有更清洁的方法可以写这个方法？有人可以解释为什么这种简单的常识方法会失败吗？我确实想声明getRanks() 方法“const”，以便我可以从其他const 方法中调用它。

【问题讨论】：

teststruct const x; x.getRanks().emplace_back(); -> UB.

【参考方案1】：

const 成员函数背后的想法是您应该能够在 const 对象上调用它们。 const 函数不能修改对象。

假设你有一堂课

class A

   int data;
   void foo() const
   
   
;

关于对象和函数调用：

A const a;
a.foo();

在A::foo 内部，this->data 被视为其类型为int const，而不是int。因此，您无法在A:foo() 中修改this->data。

以您的示例为例，getRanks() 中的this->ranks 类型将被视为const vector<int> 而不是vector<int>。由于不允许将const vector<int> 自动转换为vector<int>&，因此当您将函数定义为时编译器会报错：

vector<int>& getRanks()const
    return ranks;
  

如果你将函数定义为：

const vector<int>& getRanks()const
    return ranks;
  

因为const vector<int> 可以自动转换为const vector<int>&。

【参考方案2】：

ranks 是 const，因为封闭对象 (*this) 是 const，因此您必须返回对 std::vector<int> const 的引用。

如果你想让客户端修改向量（从而影响成员），那么getter不应该是const。请注意，getter 无论如何都是愚蠢的，因为 ranks 已经是公共数据成员。

【讨论】：

如果 getter 不是 const，则不能从 const 方法调用。但我想这样做，我想有时从 const 方法调用它，有时从 non_const 方法调用它。

@kdog 然后创建两个 getter，一个 const 和一个 non-const。

唉std::vector::operator[].

【参考方案3】：

您正在返回对ranks 的引用，它是teststruct 的成员。这意味着任何获得此引用的人都可以修改teststruct 对象的内部结构。所以const 是个谎言。

不要抛弃const。取而代之的是，决定您是希望函数为 const 并返回 ranks 或 const 引用的副本，还是非 const 并返回可变引用。如有必要，您始终可以同时拥有两者。

【讨论】：

但是等等。我认为方法声明中分号之前的“const”只是意味着该方法 ITSELF 没有修改它是成员函数的对象。如果我记得的话，这就是 Stroustrup 书中所说的。我并不是说从现在到将来返回的任何使用都不会修改对象。我只是声明函数本身不会。而且我确实希望返回一个可以修改的参考，而不是一个副本！ const_cast 的想法也可以安全使用吗？

@kdog 好吧，这将允许该方法间接导致对象被修改。 const_cast 的想法并不安全，因为编译器可以根据它认为不会被修改的事实做出假设。

与其说“const 是个谎言”，不如说“const/return 类型破坏了 const 的正确性”。

不，编译器应该在 v.push_back(42) 行给出错误，而不是在 getRanks() 行......尽管我开始看到这个问题。为什么这对我来说如此令人困惑和违反直觉，而对其他人来说却很明显;-)

@kdog 成员函数的const 表示调用该函数的对象是const。换句话说，this 指针是 const。因为this 是常量，所以this->anything 也是const。 getRanks 不需要返回 const &，但需要返回具有返回类型的类型的对象。

【参考方案4】：

它会删除限定符，因为您返回对 ranks 的引用。之后的任何代码都可以修改排名。例如：

auto v = teststruct.getRanks();
v[1] = 5; //assuming v.size() > 1

您可以通过返回副本来解决此问题：

vector<int> getRanks() const

或const 参考：

const vector<int>& getRanks() const

如果您希望 ranks 即使在 const 对象中也可以更改，您可以这样做：

mutable vector<int> ranks;

【讨论】：

不，这并不能解决问题，因为我以后可能想修改 getRanks() 返回的引用。我需要两个 getRank，一个 const 一个不需要吗？我只想声明 getRanks() ITSELF 不会修改对象。可以在 const 方法中调用它。

不，我不希望排名是可变的，我希望进行 const 检查。

那么听起来vector<int>& getRanks();和const vector<int>& getRanks() const;这两个重载就是你想要的。