const成员函数, const member function

起源

上周在写talk的OnlineStatManager的时候(一个用于管理用户在线类型的类), 其中有个private member.

private:
OnlineType getStat(int userId) const ;

用来读出user的在线类型, 我把这个member声明为了const , 在读map的时候加读锁, 锁用到了自己定义的类成员 boost::shared_mutex mu_; 截取相关代码如下

class OnlineStatManager {
// ...
private:
OnlineType getStat(int userId) const;
boost::shared_mutex mus_[POOL_NUM]; //应该为 mutable boost::shared_mutex mus_[POOL_NUM];
}
OnlineType OnlineStatManager::getStat(int userId) const{
//...
ReadLock read(mus_[poolIndex]);
//...
}
//typedef boost::shared_lock<boost::shared_mutex> ReadLock;

上面的第9行代码就编译不过了，ReadLock的定义如下：

typedef boost::shared_lock<boost::shared_mutex>  ReadLock;

g++给出的错误信息是：

　　boost::shared_lock<boost::shared_mutex>::shared_lock(const boost::shared_mutex&)’ 的调用没有匹配的函数

这里需要注意的是, shared_lock的 constructor都是传的 reference, 但是在下面的测试程序中可以看到const member function在使用自己类成员的时候都是变成const 引用去用的, 把第5行mus_的声明加上mutable或去掉getStat声明和定义时的const就行了.

const 成员函数

在c++的语法层面来看就是const class object只能调用其public 的const member(function)(当然我们一般不会把data member作为public成员), 而const member function不能修改data member的值

我自己的结论是在类的const member function中, 编译器把类所有的成员(field)都看作是const类型的, 来进行编译,(这也是为什么const 成员函数在声明和定义中都要写 const 关键词), 相当于在Class C 的 member function中, this 的行为就像它们被如下声明(在类成员函数内部可以直接访问该类对象的private member)

C * const this; // non-const member function
const C * const this; // const member function

effective c++ 中的item 21这样说到 : use const whenever possible

其中提到两个const概念, bitwise constness and conceptual constness(按位常量和概念性的常量), 前者是对基本类型来说的而且也是c++对 constness的定义, 对Class来说, const object只能调用其public的 const member(function), 且const member function不能修改类对象的fields, 但是又考虑到 conceputual constness的概念, C++ standard commission对此的解决方案就是mutable, mutable可以使类成员不受const member function的限制, 而可以被赋值修改

use const whenever possible的原则, 在多人合作写程序的时候, 则更应该都去遵循这个原则, 且还可能常会遇到这种类型转换的错误

另外不能用iterator去遍历一个const container, 要用const_iterator, 这个我还没细想 ,以后会写一篇细研究一下

一个测试程序

写了个测试程序 const_function.cpp, 有些杂乱, const T 是可以转换 T , 但是const T& 不能转换到 T&

#include <iostream>
// const int  可以到 int 不能到 int& , 在参数传递中
using namespace std;
int global (int& num){
num = num + 2;
}
class Int{
public :
Int (int& i) :i_(i){
cout << "Int 's constructor" << endl;
}

Int () {
cout << "Int 's default constructor" << endl;
}

int i () const{
return i_;
}
private :
int i_;
};
class WY{
public :
WY (int num) : num_(num) {
cout << "WY's constructor WY(int num)" << endl;
}

WY (Int& in) : in_(in) {
cout << "WY's constructor WY(Int& in)" << endl;
num_ = in.i();
}

int get() const{
cout << "int get() const" << endl;
Int in(num_);
WY w(in_);
w.num_ = 7;
int temp = global(num_);  //这儿错了, temp是global的地址了
return num_;
}

private :
mutable int num_;
mutable Int in_;
};
int main (){
WY wy(5);
int t = wy.get();
cout << "t = " << t << endl;
}

代码定义了两个类, 一个全局函数, 主要是int WY::get() const中, 用自己的两个data member作为参数去生成两个类, 和去调用全局函数

如果,48,49行没有把类成员声明为 mutable, 则编译不过 , 会出现如下编译错误

const.cpp: In member function ‘int WY::get() const’:
const.cpp:36:15: error: no matching function for call to ‘Int::Int(const int&)’
const.cpp:36:15: note: candidates are:
const.cpp:13:3: note: Int::Int()
const.cpp:13:3: note:   candidate expects 0 arguments, 1 provided
const.cpp:9:3: note: Int::Int(int&)
const.cpp:9:3: note:   no known conversion for argument 1 from ‘const int’ to ‘int&’
const.cpp:7:7: note: Int::Int(const Int&)
const.cpp:7:7: note:   no known conversion for argument 1 from ‘const int’ to ‘const Int&’
const.cpp:37:12: error: no matching function for call to ‘WY::WY(const Int&)’
const.cpp:37:12: note: candidates are:
const.cpp:29:3: note: WY::WY(Int&)
const.cpp:29:3: note:   no known conversion for argument 1 from ‘const Int’ to ‘Int&’
const.cpp:25:3: note: WY::WY(int)
const.cpp:25:3: note:   no known conversion for argument 1 from ‘const Int’ to ‘int’
const.cpp:23:7: note: WY::WY(const WY&)
const.cpp:23:7: note:   no known conversion for argument 1 from ‘const Int’ to ‘const WY&’
const.cpp:39:26: error: invalid initialization of reference of type ‘int&’ from expression of type ‘const int’
const.cpp:4:5: error: in passing argument 1 of ‘int global(int&)’

仔细看看这个错误输出,错误就发生在源代码的36,37,39行,而且错误输出中的no matching function中的参数写的是引用,这里暂时不是很明白,再看下面,果然from 'const int' to 'int&' , 'cont Int' to 'Int&' ,可以看到在get()这个const成员函数中把两个成员int, Int都作为const在用

修正后的运行结果

Int 's constructor Int()
WY's constructor WY(int num)
int get() const
Int 's constructor Int(int i)
WY's constructor WY(Int& in)
t = 7

运行结果还可以看出, WY类对象先初始化自己的类成员 Int in, 再执行自己的constructor

参考 http://en.wikipedia.org/wiki/Mutable, 对immutable object有一些介绍