在运算符()重载中，'const'关键字有什么作用？

Question

我有一个代码库，其中Matrix类的()运算符有以下两个定义：

template <class T> T& Matrix<T>::operator() (unsigned row, unsigned col)
{
    ......
}


template <class T> T Matrix<T>::operator() (unsigned row, unsigned col) const
{
    ......
}

我理解的一件事是第二个声明不返回引用，但是第二个声明中的const是什么意思？另外，当我调用mat（i，j）时，哪个函数被调用？

- avd

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函数上的const修饰符强制编译器检查该函数不会修改类状态或允许更改类状态（传递非常量引用/指针或使用任何非const函数）。 - Pasi Savolainen

Answer 1

调用哪个函数取决于实例是否为const。第一个版本允许您修改实例：

 Matrix<int> matrix;
 matrix(0, 0) = 10;

如果您有一个Matrix的const实例（引用），则const重载允许只读访问：

 void foo(const Matrix<int>& m)
 {
     int i = m(0, 0);
     //...
     //m(1, 2) = 4; //won't compile
 }

第二个函数不返回引用，因为其意图是禁止修改对象（你得到的是值的副本，因此不能修改矩阵实例）。

在这里，T 应该是一个简单的数值类型，通过值返回会更加便宜。如果 T 也可能是一个更复杂的用户定义类型，那么常量重载也通常会返回一个 const 引用：

 template <class T>
 class MyContainer
 {
      //..,
      T& operator[](size_t);
      const T& operator[](size_t) const;
 }

- UncleBens

Answer 2

const版本将在const矩阵上调用。在非const矩阵上将调用非const版本。

Matrix<int> M;
int i = M(1,2); // Calls non-const version since M is not const
M(1,2) = 7; // Calls non-const version since M is not const

const Matrix<int> MConst;
int j = MConst(1,2); // Calls const version since MConst is const

MConst(1,2) = 4; // Calls the const version since MConst is const.
                 // Probably shouldn't compile .. but might since return value is 
                 // T not const T.

int get_first( const Matrix<int> & m )
{
   return m(0,0); // Calls the const version as m is const reference
}

int set_first( Matrix<int> & m )
{
  m(0,0) = 1; // Calls the non-const version as m is not const
}

- Michael Anderson

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+1，添加一个使用常量引用指向非常量对象的示例也可以有所帮助，因为在大多数情况下，对象本身并不是常量，但函数却会获取/返回指向非常量对象的常量引用。 - David Rodríguez - dribeas

我认为你在第一个和第二个评论中的“first/second”有误（除非楼主更改了定义顺序）。 - Pasi Savolainen

@Pasi - 不确定是怎么发生的。我以为已经仔细检查过了。现在我已经更改了描述，使其能够抵抗在 OP 中重新排序。 - Michael Anderson

@David - 我添加了一个示例来帮助澄清引用问题。 - Michael Anderson

Answer 3

调用哪个函数取决于对象是否为const。对于const对象，将调用const重载函数：

const Matrix<...> mat;
const Matrix<...>& matRef = mat;
mat( i, j);//const overload is called;
matRef(i, j); //const overloadis called

Matrix<...> mat2;
mat2(i,j);//non-const is called
Matrix<...>& mat2Ref = mat2;
mat2Ref(i,j);//non-const is called
const Matrix<...>& mat2ConstRef = mat2;
mat2ConstRef(i,j);// const is called

同样适用于指针。如果通过指向常量的指针进行调用，则调用常量重载。否则，调用非常量重载。

- sharptooth