c++ - 为什么PIMPL中不能访问实现类的常量函数？

Question

这个问题已经有答案了:

C++ Const pointer declaration (6 个回答)

已关闭 3 年前。

我想尝试一下 C++ 中的 PIMPL。

就我而言，我正在使用 operator()访问私有(private)成员。

接口(interface)类A并实现类AImpl都有operator() const和operator() .

代码如下:

#include <iostream>
class AImpl
{
public:
    explicit AImpl()
    {
        x = 0;
    }
    const int &operator()() const
    {
        std::cout << "const access in AImpl" << std::endl;
        return x;
    }
    int &operator()()
    {
        std::cout << "not const access in AImpl" << std::endl;
        return x;
    }

private:
    int x;
};

class A
{
public:
    A()
    {
        impl = new AImpl;
    }
    ~A()
    {
        delete impl;
    }
    const int &operator()() const
    {
        std::cout << "const access in A" << std::endl;
        return impl->operator()();
    }
    int &operator()()
    {
        std::cout << "not const access in A" << std::endl;
        return impl->operator()();
    }

private:
    AImpl *impl;
};

int main()
{
    A non_const_a;
    std::cout << non_const_a() << std::endl;

    const A const_a;
    std::cout << const_a() << std::endl;
}

我用以下命令编译程序

g++ Main.cpp

结果表明:

# ./a.out
not const access in A
not const access in AImpl
0
const access in A
not const access in AImpl
0

从结果可以看出:

A的 const 成员函数 const int &A::operator()() const调用int &AImpl::operator()() ，但不调用const int &AImpl::operator()() const .

为什么会发生这种情况？

在PIMPL情况下，我希望A中的成员函数和AImpl是一一对应的。

我想让 const int &A::operator()() const调用const int &AImpl::operator()() const .

如何修改我的代码来实现这一目标？修改是否会降低性能？

上面提到的是一个简单的案例。在实际情况中，A是一个容器，将在我的代码中广泛使用，因此我不希望修改降低性能。

如果这是一个愚蠢的问题，我深表歉意。感谢您抽出时间。

Answer 1

您正在寻找不同的常量行为。

AImpl const* 与 AImpl* const 不同。

当A为const时，您得到的impl ptr为AImpl* const类型。当 A 不是 const 时，您将获得 AImpl* 类型的 impl ptr。

在这两种情况下，指针指向的数据始终是AImpl*(非常量)。指针本身可能是也可能不是 const，因此允许您更改它指向或不指向的位置。但它指向的数据始终是非常量的。

为了解决这个问题，您确实需要获取 AImpl* 或 AImpl const* 的指针(或者更好， AImpl const * const，表示指针及其指向的数据都是常量) ¹。您有多种方法可以做到这一点:

您只需向指针添加一些访问器即可:

AImpl* getImpl() { return impl.get(); }
AImpl const *getImpl() const { return impl.get(); }

这种方法有一个不便之处，您必须记住始终使用访问器来获取正确的 const 版本，而直接使用 impl 指针可能会导致错误的行为。

另一种方法是添加一个容器模板类，它保存指针并声明不同的operator()访问器，为每个访问类型返回正确的类型。一个基本的例子是:

template <typename _Tp>
class pimpl_ptr
{
public:
    pimpl_ptr(_Tp *q, U&&... u): fPtr(q) { }

    _Tp const* operator->() const noexcept
    {
        return fPtr;
    }
    _Tp* operator->() noexcept
    {
        return fPtr;
    }
private:
    _Tp *fPtr;
};

还有一个额外的好处，该类还可以实现 RAII，管理指针本身的销毁。

<小时/>

¹ 这并不是真正需要的。
由于类通过函数返回指针，因此指针本身是通过value返回的，这意味着调用者获得了指针的拷贝。因此对此指针的任何更改都只会影响返回的拷贝，而不影响类内的拷贝。
如果函数通过引用返回指针 (AImpl*&)，则必须将指针声明为 const，但这种情况几乎不会发生。在这种情况下，const 版本必须实际返回 AImpl const* const&，以防止对类内部的指针和指向的数据进行修改。