Question

我想知道如何在C ++（或C）中实现不可变数据结构。我正在寻找关于这个主题的书或论文（或者相对简单且有文档记录的实现），我现在还没找到，所以我决定要求提示。提前感谢您的回答。

Answer 1

我想你可以从另一种语言中获取一个想法。例如在Java和C＃immutability中实现以下方式。我们不是创建“mutators”（“改变”对象状态的函数），而是创建返回新“已更改”实例的函数：

class Foo
{
public:
  Foo(int i)
   : i_(i)
   {}

   int GetI() const {return i_;}
   Foo SetI(int i) const {return Foo(i);}
private:
   const int i_;
};

Answer 2

您可以将对象声明为const，如：

const std::string x("My Const String");

这是使用const关键字使对象不可变的常用方法。

如果你知道你有一个对象，你不想允许任何改变，这应该是在该对象的每个实例的行为的一部分，您可以使用所有const成员创建一个对象。

class Immutable
{
   public:
   Immutable() :z(10), y(20) 
   {

   }

   Immutable(int zVal, int yVal) : z(zVal), y(yVal) 
   {

   }

   int getZ() const;
   int getY() const;

   private:
   const int z;
   const int y;
};

请注意，您必须在初始化列表中设置const成员的值。（无论如何你应该使用它作为最佳实践）

Answer 3

const是您的朋友 - 所有数据成员const的对象很难改变。

Answer 4

查看Phoenix Framework.

Phoenix将FP的概念进一步扩展到C ++。简而言之，框架打开了FP技术，如Lambda（未命名函数）和Currying（部分函数求值）。

所以它超越了简单的不可变结构，但我认为这是你前进的方向。

Answer 5

提示：声明struct如下：

struct Immutable
{
private:
    Immutable& operator =(const Immutable& other);
};

这会锁定赋值运算符。现在确保结构没有public或mutable成员变量，并且所有公共方法都是const：

public:
    int get_quux() const;
    void foo(int bar) const;

你有一些非常接近不可变类型的东西。当然，C ++中缺少sealed / final意味着无论如何有人可以从你的派生出一个不太可变的类型。

Answer 6

取决于“不可变数据结构”的含义。

如果您的意思是，无法将此类型的变量分配给其他方式进行修改的类型，请在此处查看其他答案（删除对赋值运算符的访问权限，使用const，或仅使用引用或{ {1}}数据成员）。

如果您的意思是，无法修改该类型的值的类型，例如。像Java或C＃或Python字符串，但仍然可以分配该类型的变量，那么它更棘手。您最好的帮助可能是const来管理内部可变状态。 boost::intrusive_ptr与{1}相对的原因intrusive_ptr shared_ptr允许更多优化，其中一个优化对于“不可变的字符串”，即从字面构造这样一个没有动态分配的野兽。

我不知道在C ++中使用后一种“不可变数据结构”的任何通用框架。

所以，看来你提出了一个好主意！： - ）

Answer 7

我在Github上发现了一个名为gorgone的项目，其中包含PersistentVector的C ++实现（基于Rich Hickey在Clojure中的Java实现）和RRBVector（基于Phil Bagwell最近的工作）。

该项目的维护者不再追求它，但我是。请看我的叉子：https://github.com/sandover/gorgone

Answer 8

我无法推荐这篇文章Immutable C++ stack - thoughts and performance，代码审核和答案非常棒！

另外，要开始使用C ++中的persistent data structures或functional data structures，请阅读此帖Functional Data Structures in C++: Lists。

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8 个答案: