C++中的mutable关键字

在C++中mutable关键字正如字面意思所示，表示「可变的」之意。一般在以下两种情况中使用较多。

在C++中mutable关键字正如字面意思所示，表示「可变的」之意。一般在以下两种情况中使用较多，一是修饰类中的变量，用来突破const的限制，二是在Lambda表达式中使用，用来捕获修改表达式之外的变量值。

下面我们就针对这两种使用场景逐个介绍。

mutable修饰类的成员变量

以下实例代码有一个类Person，内部有一个age成员变量表示年龄，有一个被const修饰的公共方法获取年龄：

#include <iostream>
class Person{
public:
    explicit Person(int a):age(a){

    }
    ~Person(){

    }
    int getAge() const{
        return age;
    }
private:
    int age{18};
};

int main() {
    const Person person(20);
    std::cout << "age = " << person.getAge() << std::endl;
    return 0;
}

假如我想扩展一下这个类Person的功能，在其内部增加一个counter的字段，用于统计getAge方法的调用次数，于是将其代码改成一下这样子：

#include <iostream>
class Person{
public:
    explicit Person(int a):age(a){

    }
    ~Person(){

    }
    int getAge() const{
        counter++;
        return age;
    }
private:
    int age{18};
    int counter{0};
};

int main() {
    const Person person(20);
    std::cout << "age = " << person.getAge() << std::endl;
    return 0;
}

我们发现代码无法编译通过了，因为getAge函数是被const修饰的，被const修饰的函数，在其内部无法修改该类的成员变量。为了可以让代码通过编译并能顺利运行， 于是我们把第10行和第20行的const去掉即可。

这个解决方案可以说是正确的，但是同时也在一定程度傻姑娘破坏了我们设计者的本意，因为程序设计者的本意仅仅是希望counter可以被修改，而age还是不能随意修改的， 把const删除后age也可以随意修改了，同时在《Effective C++》一书中作者也提到过一条准则就是只要可能就用 const，明显这个Person也是适合使用const修饰的， 那么我们怎样修改才能做到既使用const保证其他变量不可随意修改，又能保证在const函数体内counter可以修改呢？这时候mutable的关键字的作用就体现出来了。

我们仅仅需要在声明counter变量时使用mutable修饰一下即可，也就是：

class Person{
public:
    explicit Person(int a):age(a){

    }
    ~Person(){

    }
    int getAge() const{
        counter++;
        return age;
    }
private:
    int age{18};
    mutable int counter{0};
};

同理，如果我们希望在被const修饰的函数getAge内age变量也可被修改的话，也可以使用mutable修饰age变量。

mutable在Lambda表达式中的作用

C++11标准中引入了 Lambda 表达式，用于定义匿名函数，使得代码更加灵活简洁。

我们简单回顾一下Lambda表达式的语法，Lambda表达式的语法主要分为五个部分，对应为：

[捕获列表] (函数参数) mutable 或 exception 声明 -> 返回值类型 {函数体}

其中mutable 或 exception 声明以及返回值类型是可以忽略不写的。

捕获列表的值又可以有以下几种形式：

• [] 表示不捕获任何变量
• [=] 表示按值传递的方法捕获父作用域的所有变量
• [&] 表示按引用传递的方法捕获父作用域的所有变量
• [=, &a] 表示按值传递的方法捕获父作用域的所有变量，但按引用传递的方法捕获变量a
• [&, a] 表示按引用传递的方法捕获父作用域的所有变量，但按值传递的方法捕获变量a

其中按值捕获[=]的方式不允许程序员在 Lambda 函数的函数体中修改捕获的变量。而以 mutable 修饰 Lambda 函数，则可以打破这种限制。

例如一下代码是无法编译通过的：

#include <iostream>
int main() {
    int x{0} ;
    auto f1 = [=]() {return ++x;};
    f1();
    std::cout << "x = " << x << std::endl;
    return 0;
}

因为Lambda表达式f1，在内部修改了表达式外部x的值，但是又没有使用mutable关键字声明，此时我们只需要使用mutable关键字声明一下f1即可：

#include <iostream>
int main() {
    int x{0} ;
    auto f1 = [=]() mutable {return ++x;};
    f1();
    std::cout << "x = " << x << std::endl;
    return 0;
}

在这里考考大家一个简单的问题，为什么在f1内部改变了外部x的值，但是打印x的值还是0呢？为何没有生效呢？

针对以上例子如果想要在表达式外部修改x的值，笔者觉得直接在捕获列表中使用引用传递不是更加方便明了吗，mutable关键字在Lambda表达式中是否有点脱裤子放屁的感觉？