我如何删除类似的const和非const成员函数之间的代码重复?

假设我有下面的类X，我想返回一个内部成员的访问:

class Z
{
    // details
};

class X
{
    std::vector<Z> vecZ;

public:
    Z& Z(size_t index)
    {
        // massive amounts of code for validating index

        Z& ret = vecZ[index];

        // even more code for determining that the Z instance
        // at index is *exactly* the right sort of Z (a process
        // which involves calculating leap years in which
        // religious holidays fall on Tuesdays for
        // the next thousand years or so)

        return ret;
    }
    const Z& Z(size_t index) const
    {
        // identical to non-const X::Z(), except printed in
        // a lighter shade of gray since
        // we're running low on toner by this point
    }
};

两个成员函数X::Z()和X::Z() const在大括号内具有相同的代码。这是重复的代码，可能会导致具有复杂逻辑的长函数的维护问题。

有办法避免这种代码重复吗?

当前回答

我提出了一个宏，自动生成const/非const函数对。

class A
{
    int x;    
  public:
    MAYBE_CONST(
        CV int &GetX() CV {return x;}
        CV int &GetY() CV {return y;}
    )

    //   Equivalent to:
    // int &GetX() {return x;}
    // int &GetY() {return y;}
    // const int &GetX() const {return x;}
    // const int &GetY() const {return y;}
};

有关实现，请参阅答案的末尾。

MAYBE_CONST的参数被复制。在第一份副本中，CV被替换为空白;在第二个副本中，它被替换为const。

CV在宏参数中出现的次数没有限制。

不过有一点小小的不便。如果CV出现在括号内，这对括号必须以CV_IN作为前缀:

// Doesn't work
MAYBE_CONST( CV int &foo(CV int &); )

// Works, expands to
//         int &foo(      int &);
//   const int &foo(const int &);
MAYBE_CONST( CV int &foo CV_IN(CV int &); )

实现:

#define MAYBE_CONST(...) IMPL_CV_maybe_const( (IMPL_CV_null,__VA_ARGS__)() )
#define CV )(IMPL_CV_identity,
#define CV_IN(...) )(IMPL_CV_p_open,)(IMPL_CV_null,__VA_ARGS__)(IMPL_CV_p_close,)(IMPL_CV_null,

#define IMPL_CV_null(...)
#define IMPL_CV_identity(...) __VA_ARGS__
#define IMPL_CV_p_open(...) (
#define IMPL_CV_p_close(...) )

#define IMPL_CV_maybe_const(seq) IMPL_CV_a seq IMPL_CV_const_a seq

#define IMPL_CV_body(cv, m, ...) m(cv) __VA_ARGS__

#define IMPL_CV_a(...) __VA_OPT__(IMPL_CV_body(,__VA_ARGS__) IMPL_CV_b)
#define IMPL_CV_b(...) __VA_OPT__(IMPL_CV_body(,__VA_ARGS__) IMPL_CV_a)

#define IMPL_CV_const_a(...) __VA_OPT__(IMPL_CV_body(const,__VA_ARGS__) IMPL_CV_const_b)
#define IMPL_CV_const_b(...) __VA_OPT__(IMPL_CV_body(const,__VA_ARGS__) IMPL_CV_const_a)

pre - c++ 20实现，不支持CV_IN:

#define MAYBE_CONST(...) IMPL_MC( ((__VA_ARGS__)) )
#define CV ))((

#define IMPL_MC(seq) \
    IMPL_MC_end(IMPL_MC_a seq) \
    IMPL_MC_end(IMPL_MC_const_0 seq)

#define IMPL_MC_identity(...) __VA_ARGS__
#define IMPL_MC_end(...) IMPL_MC_end_(__VA_ARGS__)
#define IMPL_MC_end_(...) __VA_ARGS__##_end

#define IMPL_MC_a(elem) IMPL_MC_identity elem IMPL_MC_b
#define IMPL_MC_b(elem) IMPL_MC_identity elem IMPL_MC_a
#define IMPL_MC_a_end
#define IMPL_MC_b_end

#define IMPL_MC_const_0(elem)       IMPL_MC_identity elem IMPL_MC_const_a
#define IMPL_MC_const_a(elem) const IMPL_MC_identity elem IMPL_MC_const_b
#define IMPL_MC_const_b(elem) const IMPL_MC_identity elem IMPL_MC_const_a
#define IMPL_MC_const_a_end
#define IMPL_MC_const_b_end

2019-10-19 17:43:08

其他回答

没有找到我要找的东西，所以我自己卷了一些…

这个方法有点啰嗦，但优点是可以一次性处理多个同名(和返回类型)重载方法:

struct C {
  int x[10];

  int const* getp() const { return x; }
  int const* getp(int i) const { return &x[i]; }
  int const* getp(int* p) const { return &x[*p]; }

  int const& getr() const { return x[0]; }
  int const& getr(int i) const { return x[i]; }
  int const& getr(int* p) const { return x[*p]; }

  template<typename... Ts>
  auto* getp(Ts... args) {
    auto const* p = this;
    return const_cast<int*>(p->getp(args...));
  }

  template<typename... Ts>
  auto& getr(Ts... args) {
    auto const* p = this;
    return const_cast<int&>(p->getr(args...));
  }
};

如果每个名称只有一个const方法，但仍然有很多方法需要复制，那么你可能更喜欢这样:

  template<typename T, typename... Ts>
  auto* pwrap(T const* (C::*f)(Ts...) const, Ts... args) {
    return const_cast<T*>((this->*f)(args...));
  }

  int* getp_i(int i) { return pwrap(&C::getp_i, i); }
  int* getp_p(int* p) { return pwrap(&C::getp_p, p); }

不幸的是，一旦开始重载名称，这种情况就会崩溃(函数指针参数的参数列表似乎在那时无法解决，因此它无法找到与函数参数匹配的参数)。尽管你也可以用模板来解决这个问题:

  template<typename... Ts>
  auto* getp(Ts... args) { return pwrap<int, Ts...>(&C::getp, args...); }

但是const方法的引用参数与模板的明显的按值参数不匹配，它就崩溃了。不知道为什么。这是为什么。

2016-12-15 04:15:17

是的，可以避免代码重复。你需要使用const成员函数来拥有逻辑，并让非const成员函数调用const成员函数，并将返回值重新转换为非const引用(或指针，如果函数返回指针):

class X
{
   std::vector<Z> vecZ;

public:
   const Z& z(size_t index) const
   {
      // same really-really-really long access 
      // and checking code as in OP
      // ...
      return vecZ[index];
   }

   Z& z(size_t index)
   {
      // One line. One ugly, ugly line - but just one line!
      return const_cast<Z&>( static_cast<const X&>(*this).z(index) );
   }

 #if 0 // A slightly less-ugly version
   Z& Z(size_t index)
   {
      // Two lines -- one cast. This is slightly less ugly but takes an extra line.
      const X& constMe = *this;
      return const_cast<Z&>( constMe.z(index) );
   }
 #endif
};

注意:重要的是，不要将逻辑放在非const函数中，并让const函数调用非const函数——这可能会导致未定义的行为。原因是常量类实例被转换为非常量实例。非const成员函数可能会意外地修改类，c++标准状态将导致未定义的行为。

2008-09-23 20:48:04

c++ 17更新了这个问题的最佳答案:

T const & f() const {
    return something_complicated();
}
T & f() {
    return const_cast<T &>(std::as_const(*this).f());
}

这样做的好处是:

很明显发生了什么有最小的代码开销——它适合单行很难出错(只能抛弃不稳定的偶然，但不稳定是一个罕见的限定词)

如果你想要走完整的演绎路线，那么可以通过一个辅助函数来完成

template<typename T>
constexpr T & as_mutable(T const & value) noexcept {
    return const_cast<T &>(value);
}
template<typename T>
constexpr T * as_mutable(T const * value) noexcept {
    return const_cast<T *>(value);
}
template<typename T>
constexpr T * as_mutable(T * value) noexcept {
    return value;
}
template<typename T>
void as_mutable(T const &&) = delete;

现在你甚至不能搞混volatile，它的用法看起来就像

decltype(auto) f() const {
    return something_complicated();
}
decltype(auto) f() {
    return as_mutable(std::as_const(*this).f());
}

2017-11-18 17:51:58

令我惊讶的是，有这么多不同的答案，但几乎所有的答案都依赖于沉重的模板魔法。模板功能强大，但有时宏在简洁方面胜过模板。最大的通用性通常通过两者结合来实现。

我写了一个宏FROM_CONST_OVERLOAD()，它可以放在非const函数中调用const函数。

使用示例:

class MyClass
{
private:
    std::vector<std::string> data = {"str", "x"};

public:
    // Works for references
    const std::string& GetRef(std::size_t index) const
    {
        return data[index];
    }

    std::string& GetRef(std::size_t index)
    {
        return FROM_CONST_OVERLOAD( GetRef(index) );
    }


    // Works for pointers
    const std::string* GetPtr(std::size_t index) const
    {
        return &data[index];
    }

    std::string* GetPtr(std::size_t index)
    {
        return FROM_CONST_OVERLOAD( GetPtr(index) );
    }
};

简单且可重用的实现:

template <typename T>
T& WithoutConst(const T& ref)
{
    return const_cast<T&>(ref);
}

template <typename T>
T* WithoutConst(const T* ptr)
{
    return const_cast<T*>(ptr);
}

template <typename T>
const T* WithConst(T* ptr)
{
    return ptr;
}

#define FROM_CONST_OVERLOAD(FunctionCall) \
  WithoutConst(WithConst(this)->FunctionCall)

解释:

在许多回答中，避免在非const成员函数中代码重复的典型模式是:

return const_cast<Result&>( static_cast<const MyClass*>(this)->Method(args) );

使用类型推断可以避免很多这种样板文件。首先，const_cast可以封装在WithoutConst()中，它推断其参数的类型并删除const限定符。其次，可以在WithConst()中使用类似的方法对this指针进行const限定，从而可以调用const重载方法。

剩下的是一个简单的宏，它在调用前加上正确限定的this->，并从结果中删除const。由于宏中使用的表达式几乎总是一个简单的带有1:1转发参数的函数调用，因此宏的缺点(如多重求值)并没有发挥作用。省略号和__VA_ARGS__也可以使用，但不应该被需要，因为逗号(作为参数分隔符)出现在括号内。

这种方法有几个好处:

最小和自然的语法——只需将调用包装在FROM_CONST_OVERLOAD()中。不需要额外的成员函数兼容c++ 98 简单的实现，没有模板元编程和零依赖可扩展:可以添加其他const关系(如const_iterator、std::shared_ptr<const T>等)。为此，只需重载对应类型的WithoutConst()。

限制:此解决方案针对非const重载与const重载完全相同的场景进行了优化，因此参数可以1:1转发。如果你的逻辑不同，并且你没有通过this->方法(args)调用const版本，你可以考虑其他方法。

2019-06-20 22:09:31