小学生学C++编程语法知识（C++中的 mutable 详解）

C++中的 mutable 详解

——为什么“不能改变”的东西，有时候可以改变？

同学们，我们前面学习了 const：

const 表示“不允许修改”。

比如：

const int x = 10;

x = 20; // 错误！

因为：

x 是常量
不能改变

那么问题来了：

如果一个东西整体不能改变，但是里面有一个小地方希望可以偷偷变化，怎么办？

这时候 C++ 给我们提供了一个特殊工具：

mutable（可变的）

一、先回忆 const 成员函数

在讲 mutable 之前，我们先复习一下：

类里面的 const 函数

例如：

class Student
{
public:

int age;

void show() const
{
cout << age;
}
};

注意：

void show() const

后面的 const

表示：

这个函数保证不会修改对象的数据。

例如：

class Student
{
public:

int age;

void change() const
{
age = 10; // 错误
}

};

为什么？

因为：

const函数
↓
不能修改成员变量

二、生活中的例子理解 mutable

假设：

你有一本：

《我的个人档案》

里面有：

姓名
年龄
生日
访问次数

例如：

class Book
{
public:

string name;

int price;

int visit;

};

现在有一个函数：

查看书的信息：

void show() const
{
cout << name;
}

我们希望：

用户每看一次书：

visit + 1

表示：

这本书被查看了多少次

于是：

void show() const
{
visit++;

cout << name;
}

编译器会说：

错误！

因为：

show() 是 const函数

不能修改任何成员变量

怎么办？

难道访问次数不能增加？

当然不是。

因为：

访问次数这个数据：

不是书本本身的信息。

书本：

名字
价格
作者

这些不能变。

但是：

访问次数

只是一个记录信息。

所以：

我们希望：

普通数据：
不能改

特殊数据：
允许改

这就是：

mutable 出场！

三、mutable的作用

一句话：

mutable 修饰的成员变量，可以在 const 成员函数中被修改。

格式：

mutable 数据类型 变量名;

例如：

class Book
{
public:

string name;

int price;

mutable int visit;

void show() const
{
visit++;

cout << name;
}

};

现在：

show()

里面：

visit++;

合法！

四、完整例子

#include<iostream>
using namespace std;

class Book
{

private:

string name;

int price;

mutable int count;

public:

Book(string n,int p)
{
name=n;
price=p;
count=0;
}

void show() const
{
count++;

cout<<"书名:"<<name<<endl;

cout<<"价格:"<<price<<endl;

cout<<"查看次数:"<<count<<endl;
}

};

int main()
{

Book b("C++入门",50);

b.show();

b.show();

b.show();

return 0;
}

输出：

书名:C++入门
价格:50
查看次数:1

书名:C++入门
价格:50
查看次数:2

书名:C++入门
价格:50
查看次数:3

五、为什么C++允许这样设计？

我们思考：

const的本质是什么？

const告诉别人：

我承诺，不修改这个对象的重要内容。

但是：

有一些变量：

虽然会变化，

但是：

它不是对象真正的数据。

例如：

例1：访问次数

网站：

用户名
密码
等级

访问次数

访问次数变化：

但是用户名没有变化。

例2：缓存数据

比如：

计算：

1+2+3+…+100000

很慢。

第一次：

计算：

结果=5000050000

保存起来。

第二次：

直接返回。

这个保存结果：

叫：

缓存(cache)

缓存可以改变：

但是：

对象逻辑没有改变。

所以：

mutable

非常适合。

六、mutable和普通变量的区别

例如：

class A
{

int x;

mutable int y;

void test() const
{

x++; //错误

y++; //正确

}

};

七、mutable 和 const 对象

看一个更特殊情况：

class Student
{

public:

mutable int score;

};

int main()
{

const Student s;

s.score=100;

}

居然可以！

为什么？

因为：

score是mutable

所以：

即使对象是const：

它仍然允许修改。

八、mutable的底层理解

同学们可以这样理解：

普通变量：

对象
|
+— age
|
+— name

const对象：

全部锁住

但是：

mutable：

对象
|
+— age 🔒
|
+— name 🔒
|
+— cache 🔓

给某些成员变量开一个“小后门”。

九、什么时候使用mutable？

在实际C++开发中，主要有三个用途：

1. 统计信息

例如：

mutable int count;

记录：

• 调用次数

• 点击次数

• 访问次数

2. 缓存结果

例如：

mutable double result;

保存：

计算结果。

3. 多线程中的锁

高级C++中：

经常看到：

mutable mutex m;

因为：

即使函数是const：

也可能需要加锁。

十、信奥竞赛中需要掌握吗？

对于：

GESP/CSP-J阶段：

通常：

不考 mutable 的复杂应用。

但是：

理解它有两个价值：

例如：

以后看：

string
vector
map

源码时：

会看到：

mutable

十一、一句话总结

记住一句口诀：

const 是“大门锁”，禁止修改；
mutable 是“小抽屉”，允许特殊修改。

或者：

const对象：
大部分不能改变

mutable变量：
特殊变量可以改变

最后的类比：

爸爸说：

“我的书房不能乱动。”

这是：

const

但是：

爸爸允许：

“墙上的日历可以每天更新。”

这个日历：

就是：

mutable

所以：

mutable不是破坏const，而是告诉编译器：

“这个变化不属于对象本质变化，只是额外记录信息。”

对于初学C++的小学生，可以把 mutable 放在学习路线：

类
↓
this指针
↓
const成员函数
↓
mutable
↓
拷贝构造
↓
运算符重载

这是面向对象理解中的一个重要小知识点。