可以从类中设置的 C++ 只读结构？答案

【问题标题】：C++ read-only struct that can be set from within a class?可以从类中设置的 C++ 只读结构？
【发布时间】：2018-06-27 17:28:30
【问题描述】：

我有一个类Foo，它在其中定义了一个公共结构Data，其中一个QVector<Data> allData 嵌套了Data 结构的多个对象：

class Foo
{
    public:
        struct Data {
            uchar valueA;
            uchar valueB;
            uchar valueC;
        };
    private:
        QVector<Data> allData;
};

我还有另外两个 B 类和 C 类需要每秒读取多次 allData。他们根本不能写入allData，这只能由Foo类处理。

考虑到性能，我正在寻找一种方法来做到这一点，而无需每次都创建新的 QVector。据我了解，这样的方法：

QVector<Data> getAllData() {
    return allData;
}

将导致每次调用此方法时都会创建一个新对象。

如果我给其他类提供了类似 QVector<Data> allDataCopy 的东西，它刚刚被移交给 Foo 以填充 allData 中的值，这只会导致每次都必须复制所有值，我想象也不会很好。

有没有什么有效的方法来解决这个问题？

【问题讨论】：

QVector 是 cheap to copy。也就是说，你可以做到const QVector<Data>& getAllData()
您可以通过 const 引用返回，因为该值是成员变量，但我不确定这是否安全。
“每秒多次”：请给出我们所说的“多次”的顺序。单位？十？数百？百万？
为什么使用 QVector 而不是 std::vector？
@manni66：我在想这可能是一个问题本身的基础。结果是there is one。

标签： c++ performance struct qvector

【解决方案1】：

除非您想强制用户复制，否则您的“getter”不应按值返回。提供两个重载，分别返回一个左值引用和一个const左值引用（或者如果你不希望Foo的用户只返回一个const变异allData):

QVector<Data>& getAllData() {
    return allData;
}

const QVector<Data>& getAllData() const {
    return allData;
}

这仍将允许您的用户制作副本（如果需要），但也允许您的用户通过引用仅观察/变异allData，而无需任何副本。

在 C++11 及更高版本中，如果 QVector 支持移动语义，您可能还希望重载 && ref 限定符：

QVector<Data>& getAllData()       &      { return allData; }
const QVector<Data>& getAllData() const& { return allData; }
QVector<Data> getAllData()        &&     { return std::move(allData); }

这允许用户方便地从Foo 类型的右值移动allData。

【讨论】：

一般来说是个好建议。虽然我想补充一点，QVector 是隐式共享的。复制构造函数始终是常数时间，相反，当任何引用写入共享实例时，元素都会被复制。
QVector has a move constructor since Qt 5.2。但是拥有一个移动成员变量的 getter 似乎是一个糟糕的主意。我错了吗？
@FredLarson 请注意，特定的 getter 是使用 && 限定的引用，这意味着它仅在您从右值调用它时才参与。例如std::move(foo).getAllData() 会搬出allData 但foo.getAllData() 不会。
@FrançoisAndrieux：谢谢。我还不习惯那些限定词。
OP 不想要第一个重载，第二个就足够了。

【解决方案2】：

QVector 复制成本低；它在写语义上使用智能引用副本。

如果您的代码有任何多线程访问的危险，QVector const& 是危险的，因为引用不是线程安全的。如果您是可重入的，也会发生同样的危险，并导致在其他人持有 QVector const& 的同时修改 QVector。

只需返回QVector 的副本。涉及引用的花哨替代方案可能会导致潜在的错误，在您有证据表明“复制”QVector 的小成本导致性能问题之前，请不要考虑它们。

【讨论】：