VC++ 允许对 STL 容器使用 const 类型。为什么？答案

【问题标题】：VC++ allows to use const types for STL containers. Why?VC++ 允许对 STL 容器使用 const 类型。为什么？
【发布时间】：2011-06-23 20:22:25
【问题描述】：

STL 容器要求存储的值是可复制构造和可分配的。 const T 显然不是任何 T 的可分配类型，但我尝试使用它（只是好奇）并发现它可以编译，而且表现得像可分配类型。

vector<const int> v(1);
v[0] = 17;

这在 Visual Studio 2008 中成功运行并将 v[0] 分配给 17。

【问题讨论】：

不仅如此--VS 2010 允许您分配新值到v[0]。试试看！
我很好奇 VC 为 typeid(vector::value_type).name() 提供了什么（并将其与 typeid(vector::value_type).name( ) 或 demangle 它)。
一同：int.
VC 标准库实现中的 vector::value_type 来自分配器::value_type，它对 const T 进行了部分特化，只是删除了 const：template<class _Ty> struct _Allocator_base<const _Ty>{ typedef _Ty value_type;};

标签： c++ visual-c++ stl constants visual-c++-2008

【解决方案1】：

这不是其他人建议的实现中的错误。

违反 C++ 标准库设施的要求不会使您的程序格式错误，它会产生未定义的行为。

您违反了存储在容器中的值类型必须是可复制构造和可分配的要求（const 类型显然不可分配），因此您的程序表现出未定义的行为。

C++ 标准中适用的语言可以在 C++03 17.4.3.6 [lib.res.on.functions] 中找到：

在某些情况下（替换函数、处理函数、对用于实例化标准库模板组件的类型的操作），C++ 标准库依赖于 C++ 程序提供的组件。如果这些组件不满足其要求，则标准不会对实施提出任何要求。

特别是在以下情况下效果是不确定的：

...

对于在实例化模板组件时用作模板参数的类型，如果对该类型的操作未实现适用要求子条款的语义。

Visual C++ 标准库实现可以对这段代码做任何事情，包括默默地删除或忽略 const 限定，它仍然符合标准。

【讨论】：

在我最卑微的意见中，这里的无声资格删除真的非常丑陋。
资格删除实际上可能会破坏不正当但仍符合标准的代码。您可以编写一个具有 const 限定的复制赋值运算符的类，以确保 t == u 在 t = u 和之后的一个非 const 限定的复制赋值运算符不保证后置条件。这样，const T 将是可分配的，但 T 不会。我无法想象任何有效的用例，如果我看到这样的代码，我可能会哭。
由于标准定义了“可赋值”，似乎后置条件是 t 和 u 是等价的。 - 顺便说一句，C++0x 会删除可分配性要求吗？我在草稿中再也看不到它了，不需要分配的操作会起作用是有道理的。
@UncleBens：在 C++0x 中，Assignable 和 CopyConstructible 概念要求已被包括 MoveInsertable、CopyInsertable 和 EmplaceConstructible 在内的一组概念取代，并且这些要求不再适用于整个容器，它们适用于容器上的单个操作（因为某些操作仅在对象可复制时才有效，而其他操作仅在对象可移动时才有效）。

【解决方案2】：

~~这根本不应该工作。正如您所说，在 §23.1 ¶ 3 中指定存储在容器中的对象必须是 CopyConstructible（如 §20.1.3 中所述）和 Assignable。~~

T 类型的 Assignable 要求是 t 和 u 类型为 T，您可以这样做：

t = u

有一个T& 作为返回值，t 相当于u 作为后置条件。（§23.1 ¶4）

因此，const 类型显然不是 Assignable，因为执行 t = u 会引发编译错误（§7.1.5.1 ¶5）。

我认为这是 Microsoft 实施中的一个错误。如果您甚至尝试实例化vector<const int>，Linux 上的 g++ 会发出典型的 25 kajillion-lines 模板错误（以防万一，在有和没有 -std=c++0x 标志的情况下进行了测试）。

对了，这个IBM FAQ也有详细说明。

理论上，正如@James McNellis 所说，编译器不需要破坏向量实例化（如果它是未定义的行为，任何事情都可能发生 - 包括一切正常）；但是，在赋值语句中存在违反标准的行为，应该会产生编译错误。

事实上，operator[] 成员返回一个vector<const int>::reference；该值必须是T 的左值（§23.1 ¶5 表 66）；因为T 属于const 类型，所以它将是const 左值。所以我们归结为 (§7.1.5.1 ¶5)，它将尝试对 const 元素执行赋值的代码定义为“格式错误”，这需要编译错误或至少是警告，因为赋值-to-const 是可诊断规则（§1.4 ¶1-2）（未指定“无需诊断”语句）。

最终编辑

实际上，@James McNellis 是对的；一旦您通过实例化 vector<const int> 调用了未定义的行为，通常的规则就不再有价值，因此无论它做什么，实现仍然符合标准 - 包括从元素类型中删除 const 或生成通常的鼻恶魔。

【讨论】：

使其工作的更简单方法是使用 remove_const 类型特征（这个确切的特征应该在 0x 中，但可能使用不同的名称）而不是可变的。
@Fred Nurk：很可能就像你说的那样。实际上，我认为我写的 mutable 是个脑残，因为 mutable 被放在非 const （§7.1.2 ¶8）类字段上，让它们被 const 方法修改，而这个与从模板类型中删除 const 无关。
这不是实现中的错误。 OP 的程序表现出未定义的行为。
@James McNellis：正确，vector 实例化是 UB 并且不需要错误，但分配给 const 引用会。
@Matteo：不，它没有。如果您使用不满足复制构造和可分配要求的类型实例化 vector 的行为，则没有任何要求。