[译]GotW #6a: Const-Correctness, Part 1

const 和 mutable在C++存在已经很多年了，对于如今的这两个关键字你了解多少？

Problem

JG Question

1. 什么是“共享变量”？

Guru Question

2. const 和 mutable对于共享变量来说意味着什么？

3. 在C++98和C++11两者间，const 和 mutable有什么区别？

Stop and thinking……

Solution

1. 什么是“共享变量”？

共享变量是在同一时间可以被多个线程同时访问的变量。

这个概念在C++内存模型中很重要。例如：C++内存模型禁止创造一个写入“潜在共享变量区”，这不会被写入到程序执行的顺序一致(sequentially consistent)。当C++标准库禁止通过（其他）线程访问修改对象指的就是这节。

2. const 和 mutable对于共享变量来说意味着什么？
     从C++11开始，变量加上const可能共享对于并发来说，意思是“只读或几乎和只读一样”。在同一对象上的并发const操作要求在没有调用代码做外部同步是安全的。如果你在实现一个类型，除非你知道这个类型的对象绝不会被共享（通常不可能），这几意味着你的每一个const成员函数必须满足其下一点：

· 这个对象真正的是物理上/按位的const，意味着在对象的数据上不执行写动作；
   · 内部同步，这样如果在对象的数据上做了写的动作，那么数据可以通过mutex或者同等性质的（或者是atomic<>）来保证数据的正确性，因此任何可能多调用的并发const访问都不能辨别其中的差别。（相同的）

类型没有遵循以上任意其中一点，那么都不能和标准库一起使用。详细参照ISO C++ §17.6.5.9

同样地，在mutable的成员变量上写总意味着：此变量是“可写的但逻辑上是const的”。这意味着：

·“逻辑上const”部分的意思是“可以被多个并发const操作安全地使用”；
       ·”mutable“和”可写性“部分的意思是一些const操作可能确实会对共享变量进行写的动作，这意味着在对变量进行读和写是内在正确的，因此它应该使用mutex或相同的东西来保护，或者使用atomic<>。

通常情况下：

Guideline：记住”M&M规则“：对于成员变量来说，mutable和mutex（或atomic）是一起使用的。

这是双向的，也就是：
     ·（1）对于成员变量，mutable意味着mutex（或等价物）：一个mutable的成员变量假定是一个可变的共享变量，因此必须是内在同步的，使用mutex，称atomic或者同类的东西来保护。
     ·（2）对于成员变量，mutex（或同等的同步类型）意味着mutable：一个成员变量它本身是同步类型，比如mutex或条件变量（condition variable），自然地需要mutable，因为你可能会在并发的const成员函数中以非const的方式来使用它（比如：使用std::lock_guard<mutex>）

我们或在GotW #6b的第二部分看到例子。

3. 在C++98和C++11两者间，const 和 mutable有什么区别？

首先澄清一点：C++98单线程代码依旧是能正常运行的。C++11对C++98有相当好的兼容，即使是在const的语义上有着进化。C++98单线程代码使用老的”逻辑const“意味着const依然是有效的。

随着C++98，我们告诫一整代C++开发者，”const意味的是逻辑上的const，不是物理上/按位的const“。这也就是，在C++98中，我们教授的是const只意味着对象的可观察状态（就是说，通过非private成员函数）不应该改变直到调用者调用。但是它的内部位可能是改变了的，为了更新计数器和一些设施，其他数据通过类型的public或protected接口是不能访问的。

这些定义对于并发来说是不够的。在C++11和之后的版本中，标准库中包含了并发的内存模型和线程安全规范。这也使得更简单一些：现在const真的是意味着”只读“或安全的并发读取，要不真正在物理上/按位const，或者内部同步。因此对于任意可能的并发const访问的写都是同步的，这样调用者就不会知道其中存在不同。

尽管已存在的C++98年代的类型在C++98年代的单线程中依旧能运行正常，这些类型和一些你现在所编写的类型都应该遵循新的更严格的要求，如果它们可能用在多线程中。好消息是那么已经存在的类型已经遵循了这个规则。在单线程中依赖于强制去掉const和/或使用mutable的数据成员已经被普遍质疑和罕见。

原文地址：http://herbsutter.com/2013/05/24/gotw-6a-const-correctness-part-1-3/