C++ 中的 mutable 关键字

发布时间 2023-09-21 09:45:49作者: vickylinj

类中的 mutable

mutable 从字面意思上来说,是「可变的」之意。

若是要「顾名思义」,那么这个关键词的含义就有些意思了。显然,「可变的」只能用来形容变量,而不可能是「函数」或者「类」本身。然而,既然是「变量」,那么它本来就是可变的,也没有必要使用 mutable 来修饰。那么,mutable 就只能用来形容某种不变的东西了。

C++ 中,不可变的变量,称之为常量,使用 const 来修饰。然而,若是 const mutable 联用,未免让人摸不着头脑——到底是可变还是不可变呢?

事实上,mutable 是用来修饰一个 const 示例的部分可变的数据成员的,而被 mutable 修饰的数据成员,可以在 const 成员函数中修改。

这里举一个例子,展现这类情形。

class HashTable {
 public:
    //...
    std::string lookup(const std::string& key) const
    {
        if (key == last_key_) {
            return last_value_;
        }

        std::string value{this->lookupInternal(key)};

        last_key_   = key;
        last_value_ = value;

        return value;
    }

 private:
    mutable std::string last_key_
    mutable std::string last_value_;
};

这里,我们呈现了一个哈希表的部分实现。显然,对哈希表的查询操作,在逻辑上不应该修改哈希表本身。因此,HashTable::lookup 是一个 const 成员函数。在 HashTable::lookup 中,我们使用了 last_key_ 和 last_value_ 实现了一个简单的「缓存」逻辑。当传入的 key 与前次查询的 last_key_ 一致时,直接返回 last_value_;否则,则返回实际查询得到的 value 并更新 last_key_ 和 last_value_

在这里,last_key_ 和 last_value_ 是 HashTable 的数据成员。按照一般的理解,const 成员函数是不允许修改数据成员的。但是,另一方面,last_key_ 和 last_value_ 从逻辑上说,修改它们的值,外部是无有感知的;因此也就不会破坏逻辑上的 const。为了解决这一矛盾,我们用 mutable 来修饰 last_key_ 和 last_value_,以便在 lookup 函数中更新缓存的键值。

Lambda 表达式中的 mutable

C++11 引入了 Lambda 表达式,程序员可以凭此创建匿名函数。在 Lambda 表达式的设计中,捕获变量有几种方式;其中按值捕获(Caputre by Value)的方式不允许程序员在 Lambda 函数的函数体中修改捕获的变量。而以 mutable 修饰 Lambda 函数,则可以打破这种限制。

int x{0};
auto f1 = [=]() mutable {x = 42;};  // okay, 创建了一个函数类型的实例
auto f2 = [=]()         {x = 42;};  // error, 不允许修改按值捕获的外部变量的值

需要注意的是,上述 f1 的函数体中,虽然我们给 x 做了赋值操作,但是这一操作仅只在函数内部生效——即,实际是给拷贝至函数内部的 x 进行赋值——而外部的 x 的值依旧是 0

转自:https://liam.page/2017/05/25/the-mutable-keyword-in-Cxx/