常量构造函数

Question

是否有可能在C++中实现只允许创建const对象的构造函数？

我正在考虑用const和非const方法为接口创建一个装饰器类。从const基对象初始化装饰器应该只能产生常量装饰器，但是从非常量初始化应该产生全功能的装饰器。

struct A
{
    virtual void foo();         // requires non-const A
    virtual void bar() const;   // const method
};

class decorator : public A
{
private:
    std::shared_ptr<A> p_impl;
public:
    virtual void foo()          { p_impl->foo(); }
    virtual void bar() const    { p_impl->bar(); }

    // regular constructor
    decorator(std::shared_ptr<A> const & p)             : p_impl(p) {} 

    // hypothetical constructor that makes a const
    decorator(std::shared_ptr<A const> const & p) const : p_impl(p) {} 
};

void F(std::shared_ptr<A> const       & regular_a
     , std::shared_ptr<A const> const & const_a   )
{
    decorator regular_decorator(regular_a);
    regular_decorator.foo(); // all good
    regular_decorator.bar(); // all good

    decorator bad_decorator(const_a);   // compiler error
    // trying to use a const constructor to init a non-const object

    const decorator const_decorator(const_a); // all good
    const_decorator.foo(); // compiler error, foo is not const
    const_decorator.bar(); // all good

    // I have a lot of these in code that is beyond my control
    decorator bad_practice(const_cast<decorator&>(const_decorator));

    bad_practice.foo(); // all good
}

怎样才能达到类似的效果呢？

Answer 1

我只能通过不使用返回const对象的构造函数，而使用返回shared_ptr<const decorator>的静态函数(a-la命名构造函数)来实现这一点。这“编码”了类型中的常量，并禁止非常数调用：

struct A
{
    virtual void foo();         // requires non-const A
    virtual void bar() const;   // const method
};

class decorator : public A
{
private:
    std::shared_ptr<A> p_impl;
public:
    virtual void foo()          { p_impl->foo(); }
    virtual void bar() const    { p_impl->bar(); }

    // regular constructor
    decorator(std::shared_ptr<A> const & p)             : p_impl(p) {} 

    static std::shared_ptr<decorator const> constDecorator(std::shared_ptr<A const> const & p) { return std::make_shared<decorator>(std::const_pointer_cast<A>(p)); } 
};

void F(std::shared_ptr<A> const       & regular_a
     , std::shared_ptr<A const> const & const_a   )
{
    decorator regular_decorator(regular_a);
    regular_decorator.foo(); // all good
    regular_decorator.bar(); // all good

    decorator bad_decorator(const_a);   // compiler error
    // trying to use a const constructor to init a non-const object

    std::shared_ptr<const decorator> const_decorator = decorator::constDecorator(const_a); // all good
    const_decorator->foo(); // compiler error, foo is not const
    const_decorator->bar(); // all good

    // I have a lot of these in code that is beyond my control
    decorator bad_practice(const_cast<decorator&>(*const_decorator));
    bad_practice.foo(); // all good
}

当然，您也可以通过声明另一个静态函数将shared_ptr用于非常量装饰器，从而获得常量和非常量的相似使用模式。

请注意，这将要求您删除decorator的复制构造函数和operator=，因为它们将失去不变性。但是，在您的带有假设常量构造函数的版本中也存在类似的问题。

我尝试过的另一种方法是使decorator成为模板类，并具有两种不同的类型：decorator<A>和decorator<const A>，希望编译器不会实例化decorator<const A>::foo()，除非使用它，但即使不使用它，编译器也会一直实例化它。