为什么通过 const 函数返回 std::vector 元素的地址是错误的？

Question

我查看了以下线程，但他们没有谈论地址返回函数的constness：

(1)Returning a pointer to a vector element in c++

(2)It's safe to return address of a std::map value?

在代码中：

class test_c{
    private: 
        std::vector <double> dblvec;
        double *dblarray;
    public:
        double *AddVecElem(int index){return &dblvec[index];} //Fine
        double *AddVecElem(int index) const {return &dblvec[index];} //compiler error "Return value type does not match function type"
        double *AddArrElem(int index){return &dblarray[index];}//Fine
        double *AddArrElem(int index) const {return &dblarray[index];}//Fine
};

只有将向量元素的地址作为const 函数返回的情况才会产生编译器错误。

这是为什么？返回向量元素的地址如何影响对象的状态？

Answer 1

因为dblvec[index] 在const 函数中会调用：

const_reference operator[]( size_type pos ) const;

至此，&dblarray[index] 的类型为 const double *，并且无法转换为 double *。

另一方面，dblarray[index] 是 double，因此您返回 double *

如果您在 const 函数中，请查看问题 What can a 'const' method change? 以获取有关什么是 const 的更多详细信息。

Answer 2

如果你将函数声明为类 const 函数，这意味着你不能从函数中更改类的变量，你不能返回类变量的地址，除非你保证这个函数返回一个非可变（常量）值。

在const 函数内部，该函数将类的变量视为const 变量，因此当您尝试返回地址时，实际上返回的是const double *，而不是函数要求的double *。

这种情况的解决方案是返回一个指向const T的指针：

const double* AddVecElem(int index) const {return &dblvec[index];}

或者，正如您提到的，将此函数声明为非常量函数。

另一种解决方案是返回一个非指针值（值的副本），并使用void setValue(..)函数更改该类的变量数据。

至于double *dblarray，您的函数不会返回指针本身，而是返回变量的副本（注意-您的函数返回double*，并且变量在同一指针级别内-因此它返回一个副本）。就像下面的例子：

private:
    int value;
public:
    int return_value() const {
        return value; // Copy of the const returns - you don't change class's variable data
    }
    int* return_pointer_value() const {
        return &value; // Compiler error - expected int* returns const int*
    }

所以，如果你想让指针的情况等于向量的情况，你应该返回double**而不是double*：

double **AddArrElem(int index) const {
    return &dblarray; // Compiler error - expected double** returns const double *const*
    // (*const)=> for 'dblarray', (*)=> for '&'
}

那么为什么向量的行为不同呢？为什么不能返回 &dblvec[index]？ 正如@t.niese 帖子中提到的，对vector 的operator 函数的调用识别出它是一个const 向量，所以它会自动返回const double- 让我们看看这个函数：

double& AddVecElem(int index) const {
    return dblvec[index]; // Compiler error - Expected double returns const double
}

我们想返回对这个变量的引用，但是返回的变量是一个常量。所以当你想返回double*时，你实际上返回了const double*。

即使您尝试四处调用vector.data()，它也会返回const double * 而不是double* - 这就是向量和指针之间的区别。

作为参考：Can const member function return a non-const pointer to a data member?