為什么std :: basic_ostream :: operator <<不符合const資格？

Question

首先，用一個例子來說明我的問題背后的道德：以下代碼將無法編譯，因為std :: basic_ostream :: operator <<不是const限定的。 （ https://gcc.gnu.org/onlinedocs/libstdc++/libstdc++-html-USERS-3.4/ostream-source.html顯示操作符不是const限定的。）

我使用GNU g ++ 6.4.0編譯器進行編譯，並帶有--std = c ++ 11標志。

#ifndef TEST_H
#define TEST_H
#include<string>
#include<iostream>
using namespace std;
class ChessPiece{
    const string name;
    const int side;
public:
    ChessPiece(const string&,const int);
    void printPiece(const ostream&) const;
};
#endif // TEST_H

...和test.cpp。

#include"test.h"
ChessPiece::ChessPiece(const string& s,const int bw): name{s}, side{bw} {}
void ChessPiece::printPiece(const ostream& S=cout) const{
    S << "a " << (side==1?"white ":"black ") << name << endl;
}
int main(){
    ChessPiece p{string("pawn"),-1}; // a black pawn
    p.printPiece();
}

但是，我不確定為什么應該首先發生這類錯誤，即使在上面的代碼中operator <<在邏輯上是const 。 是的，顯而易見的答案是“ operator<<以某種方式更改了std::ostream的內部狀態”。

但是，我知道，只要使const限定的函數在邏輯上是const ，就可以通過使成員mutable而改變類的內容。 我也知道std::ostream實例在調用其operator<<之前和之后在邏輯上不會有任何區別。 （如果我寫的任何東西是錯誤的，請指出。謝謝）

改寫，

為什么邏輯const std :: basic_ostream :: operator <<不是const限定的，而是使某些成員可變？

先感謝您。

Answer 1

在以外部可見的方式調用其operator<<之后， std::ostream 會有所不同。 大多數情況下， tellp方法將返回更新后的值（類似地，使用cur作為第二個參數的seekp結果也會有所不同）。

即使它是流輸出（所以“位置”是沒有意義的概念），各種狀態位也總是可以更改的，並且通過good ， bad ， fail和eof方法再次成為外部可見狀態的一部分。

此外， ostream的緩沖區具有的行為（包括被完全換出的能力）隨着將內容寫入其中而無法預料地有所不同。 交換后備緩沖區的行為完全取決於其是否為空。 如果為非空，則不會寫入某人寫入的數據。 由於寫入更多類型的數據可以從空狀態切換到非空緩沖區狀態（將少於緩沖區大小的字節寫入空緩沖區而沒有隱式刷新），也可以從非空狀態切換為空（如果通過填充緩沖區觸發刷新）緩沖區或行緩沖流上的換行符），您總是在更改緩沖區的可見狀態。

Answer 2

你說：

我也知道std::ostream實例在調用其operator<<之前和之后在邏輯上不會有任何區別。

這是查看std::ostream的一種方法。 另一種看待它的方法是它是設備的接口，即文件，控制台，字符串等。如果該接口中的成員函數更改了基礎設備，則將該成員函數設置為const會產生誤導。成員函數。

const的概念是概念性的。 看一下我的答案 ，它對這個主題進行了一些探討。 是的，可以使operator<<函數與const std::stream對象一起使用，但更有意義的是，它們不是。 他們正在更改為其提供接口的基礎設備，並且IMO最好與std::ostream類型的非const對象一起使用。

Answer 3

讓我們看一下這樣的代碼：

os << data;
if( !os ) throw std::runtime_exception( "io error" );

盡管通常會忽略operator<<結果，但可能需要檢查輸出是否成功。 編譯器很可能無法優化此檢查，但是對於我來說，作為讀者，它還是不清楚的，為什么在調用const方法后為什么需要重新檢查對象的狀態。 因此，將這些方法標記為const將損害接口的可讀性，並且不會帶來任何好處，並且顯然這些調用在概念上不是const 。

注意：添加了可變成員以優化const方法調用而無需更改可觀察到的行為（昂貴的操作的緩存結果，如果對象的狀態未更改，則返回緩存的值），在這里使用mutable會簡單地濫用const方法的概念