为什么无法在 PIMPL 中访问 implement class 的常量函数？

Question

我想试试 C++ 中的 PIMPL。

在我的例子中，我使用 operator() 访问私有成员。

接口classA和实现classAImpl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;
}

我用下面的命令编译程序

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调用了int &AImpl::operator()()，但没有调用const int &AImpl::operator()() const.

为什么会这样？

在PIMPL的情况下，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？修改会降低任何性能吗？

上面提到的是一个简单的案例。实际上，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。感谢您的宝贵时间。

Answer 1

我也不明白你的结果。在我看来，指针 impl 应该是 const 在 const 方法的范围内，因此应该调用 AImpl.[=17 的 const 方法=]

在任何情况下，将 A 实现更改为此都会为您提供所需的行为：

const int &operator()() const
{
    std::cout << "const access in A" << std::endl;
    return const_cast<const AImpl* const>(impl)->operator()();
}

Answer 2

您正在寻找不同的常量行为。

AImpl const*不一样AImpl* const.

当 A 是 const 时，你得到的 impl ptr 是 AImpl* const 类型的。当 A 不是常量时，您将 impl ptr 设为 AImpl*.

类型

在这两种情况下，指针指向的数据总是AImpl*（非常量）。指针本身可能是 const 也可能不是 const，因此您可以更改它指向或不指向的位置。但是它指向的数据总是非常量的。

为了解决这个问题，你真的需要得到一个 AImpl* 或 AImpl const* ~~（或者更好，AImpl const * const 的指针，表示指针和它指向的数据都是常量）~~¹。您有几种方法可以做到这一点：

您可以只向指针添加一些访问器：

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

这种方法的不便之处在于，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 指针可能会让您出现不正确的行为。

另一种方法是添加一个容器模板 class，它保存指针并声明不同的 operator() 访问器，return为每个访问类型设置正确的类型。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;
};

另外一个好处是 class 还可以实现 RAII，管理指针本身的销毁。

¹这个其实不是很需要。
由于 class return 是通过函数的指针，指针本身是 return 由 value 编辑的，这意味着调用者获得了指针。因此，对该指针的任何更改只会影响 returned 副本，而不影响 class 中的副本。
如果函数 return 指针通过引用 (AImpl*&)，那么声明指针也 const 是必要的，而这几乎从来不是这种情况。在这种情况下，const 版本实际上必须 return AImpl const* const&，以防止对 class 内的指针和指向的数据进行修改。

Answer 3

因为在 const 方法中，你在 const 指针（而不是指向 const 的指针）上调用运算符，因此它调用了非 const 成员。

为什么无法在 PIMPL 中访问 implement class 的常量函数？

why constant function of implement class not be accessed in PIMPL?

c++

pimpl-idiom

constants

为什么会这样？

如何修改我的代码来实现？修改会降低任何性能吗？