包含 shared_ptr 的对象的 const 正确性答案

【问题标题】：Const correctness with objects containing shared_ptr包含 shared_ptr 的对象的 const 正确性
【发布时间】：2013-04-24 02:28:19
【问题描述】：

考虑对象：

class Obj
{
    public:
        Obj() : val(new int(1)) {}
        int& get() {return *val;}
        const int& get() const {return *val;}

    private:
        std::shared_ptr<int> val;
};

正如预期的那样，当构建对象并制作副本时，它们都可以通过 Obj 暴露的 shared_ptr 修改相同的值。

    Obj nonconst1;
    Obj nonconst2(nonconst1);
    nonconst2.get() = 2;
    cout << nonconst1.get() << ", " << nonconst2.get() << endl;

也可以从非 const 之一复制构造 const Obj 对象，这似乎是正确的，因为它允许读取但不能写入该值 - 正如预期的那样，以下代码会导致编译错误：

    const Obj const1(nonconst1);
    const1.get() = 3;

但是，可以从 const 复制构造一个非 const Obj，然后允许修改该值。

    Obj nonconst3(const1);
    nonconst3.get() = 3;

对我来说，这感觉不正确。

有没有办法防止这种行为，同时仍然允许复制构造函数工作？在我的实际用例中，我仍然希望 Obj 的 std 容器成为可能。

【问题讨论】：

也许，你应该定义复制构造函数采用非常量引用以避免复制const对象？
@Nawaz，这确实有效（我没有意识到可以在复制构造函数中使用非常量引用）。不幸的是，我也希望 const Obj 能够复制构造其他 Const obj 但尝试 Obj(const Obj& o) const 不会编译

标签： c++ constants shared-ptr

【解决方案1】：

“对我来说，这感觉不正确”但它是：您只是在非 const Obj 上调用非 const get 方法。没有错。

如果你真的需要你所追求的行为，你可以使用像 Obj 这样的 const 代理，但你的客户当然必须能够处理它：

class Obj
{
  //...
  //original class definition goes here
  //...
  friend class ConstObj;
};  

class ConstObj
{
  public:
    ConstObj( const Obj& v ) : val( v.val ) {}
    const int& get() const { return *val; }

   private:
    std::shared_ptr<int> val;
};

//usage:
class WorkingWithObj
{
public:
  WorkingWithObj();
  Obj DoSomethingYieldingNonConstObj();
  ConstObj DoSomethingYieldingConstObj();
};

WorkingWithObj w;
Obj nonconst( w.DoSomethingYieldingNonConstObj() );
nonconst.get() = 3;

ConstObj veryconst( nonconst );
veryconst.get() = 3; //compiler error

ConstObj alsoconst( w.DoSomethingYieldingConstObj() );
alsoconst.get() = 3; //compiler error

【讨论】：

你能解释一下你的答案吗？我在Obj 和使用模式中没有看到任何内容？
@Nawaz 添加了一些 cmets / 使用示例。虽然我不得不说我可能永远不会在实际代码中使用这样的结构..

【解决方案2】：

不，没有，除非您想存储 shared_ptr<const int>，在这种情况下 没有人 可以作为非常量访问它。

【讨论】：

【解决方案3】：

这不会破坏 const 的正确性。 val 指向的整型对象是一个不同的对象，它不属于原始对象。修改其值不会影响Obj 对象的状态。

【讨论】：

【解决方案4】：

有没有办法防止这种行为，同时仍然允许复制构造函数工作？在我的实际用例中，我仍然希望 Obj 的 std 容器成为可能。

您可以指定不同的复制构造函数来从 const 对象复制 - 这意味着您可以例如避免复制共享指针，而是使用 NULL 指针创建非常量对象，或者您可以对指向的数字进行深度复制。不过，我会非常谨慎地做这种事情——根据复制变量的常量来获得不同的行为是很奇怪的——我担心这会让你很难推理你的程序行为。但是，您必须选择一些行为或接受当前行为，因为 std::vector<> 有时会创建副本 - 您不能简单地将其保留为未定义。

【讨论】：

【解决方案5】：

不，没有...但是您可以使用 COW、deep-copy 指针，当您可以写入 value（在非常量 getter 中）时。

或者，你可以写两个copy-ctors（ref做浅拷贝，cref做深拷贝）。

   A(A& obj) : pointer(obj.pointer) {}
   A(const A& obj) : pointer(new int(*obj.pointer)) {}

【讨论】：

【解决方案6】：

手动实现Obj 的复制构造函数，然后应该复制共享指针的内容。这样可以避免通过nonconst3 修改const1 的内容，因为它们指向不同的int 实例。

但是，您希望避免对Obj 的非常量 实例进行深度复制（这没问题，并且打算重用旧的共享指针）。为此，您必须同时提供 const 和非 const 复制构造函数，并且仅在 const 中复制：

class Obj
{
  public:
    //...
    Obj(Obj &o) : val(o.val) {}                            // not a deep copy
    Obj(const Obj &o) : val(std::make_shared(o.get())) {}  // deep copy
    //...
}

【讨论】：