std::unique_ptr 中 operator* 的 const 正确性答案

【问题标题】：Const correctness of operator* in std::unique_ptrstd::unique_ptr 中 operator* 的 const 正确性
【发布时间】：2022-08-04 05:15:07
【问题描述】：

为什么 std::unique_ptr 的 \'operator*\' 成员函数可以标记为 const (https://en.cppreference.com/w/cpp/memory/unique_ptr/operator*) 而函数如 \'front()\'、\'back()\'、\'operator[]\' std::vector 中的 etc 不被标记为 const？两者都返回对他们管理的资源的非常量引用。

核心问题是我无法理解第一部分，即为什么我们能够将 \'operator*\' 标记为 const，即当 \'*this\' 时返回类型如何是 \'T&\'该函数中的指针将是一个 const 指针（由于该函数被标记为 const）？

std::vector 具有 begin、front 和 operator[] 的 const 版本
std::unique_ptr::operator* 不会改变唯一指针的内部状态 - 所以它应该被标记为 const
因为operator* 不能改变指针。 const unique_ptr<char> ptr 与 char* const ptr 变量具有相同的语义 - 您可以更改指向的内容，但不能将指针重定向到其他地方。
*this 不是指针，它是 const unique_ptr<T>，这并不意味着 T 是 const。也就是说，const unique_ptr<T> 不是“喜欢”const T*，而是“喜欢”T* const。（这有助于根本不将智能“指针”视为指针，因为它们不是。它们只是常规类。）
这似乎是对有关\"const pointer\" vs \"pointer to const\" 的许多问题的新看法。

标签： c++ unique-ptr const-correctness

【解决方案1】：

区别在于a的定义容器.

std::vector 被考虑一个容器.这意味着由std::vector 管理的对象被考虑向量的一部分.

如果向量为const，则从front()、back() 和operator[] 返回的引用必须为const。修改这些对象将修改向量。

但是，std::unique_ptr 是不是容器.它管理的对象不被视为std::unique_ptr 的一部分。这意味着修改托管对象不被视为修改指针。

因此，在指针类型上使用operator* 永远不会改变指针本身，因此始终可以将操作视为const。

std::optional 可能会为这种差异提供一些有用的背景信息。

尽管语法类似于指针，但它实际上是一个容器（max_size 为 1）。因为它包含它的托管对象its operator* must obey the same const rules that a container does.

【讨论】：

我认为std::unique_ptr是一个容器，它包含的是一个指针。但是，std::unique_ptr 不包含指向的对象，const 仅绑定到容器。
@Drew Dormann - 这是否意味着 unique_ptr 和 vector 之间某些函数的常量性差异仅仅是由于语义与 C++ 中的容器类相关联？
@not_that_guy123 是的。 std::vector 模拟数组的属性，而std::unique_ptr 模拟指针的属性。说“这个数组不会改变”不具有相同的含义“这个指针不会改变”，即使指针指向数组。
这很有意义。谢谢！

【解决方案2】：

上面 Drew Dormann 的出色回答解决了我的核心困惑。在此处添加摘要（因为作为评论发布太长）以完全清楚。

疑点一: 即使std::unique_ptr::operator*() 被标记为 const 函数，我们如何才能使用T& 作为返回类型？

答案 1：std::unique_ptr 只存储指向正在管理的数据的指针（数据本身不存储在类中，而是存储在堆上）。我们能够将其operator*() 函数标记为 const，因为我们正在返回对正在存储的实际数据的非常量引用，并且由于该数据本身并未存储在类中，因此“const”限定符只是使指向数据的指针const （即我们有一个 const 指针）但是这个 const 指针指向的数据仍然是非常量的，我们可以将非常量引用绑定到它。

疑点二：std::vector 也是如此（即，由它管理的数据不存储在类中，而是存储在堆上）但是为什么我们不类似地将 std::vector::front()、std::vector::back() 等函数标记为常量？

答案 2：这是由于与 C++ 中的容器类相关的语义。从上面引用德鲁 -std::vector 对数组的属性进行建模，而 std::unique_ptr 对指针的属性进行建模.所以我们的行为就好像std::vector 管理的数据驻留在类中一样。请注意，std::optional 与 std::unique_ptr / std::vector 不同，因为被管理的数据实际上存储在类中。

【讨论】：