【现代C++】简洁的as

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前言

C++17标准库加入了as_const函数模板，它可以将给定的左值引用转为常量左值引用，用法也很简单。下面的例子中，假设myValue是MyType类型的值：

// C++17
const MyType& v = std::as_const(myValue);

实际上，它不是必需的，在C++17前已有多种方式实现这个功能，概括起来有三种，我们在下文一一介绍，并分析其优缺点，从侧面比较出std::as_const的简洁：

方法一：使用语言内置的const_cast操作符
```
const_cast<const T &>(myValue)
```
这种方式能在老版本的C++98/03编译器中使用，早些年普遍使用，所以不用担心编译器的支持问题。
但由于是操作符，缺乏模板的类型推导功能，所以在使用的时候必须提供尖括号内的类型，略显复杂。同时，const_cast是一个比较“危险”的转换操作，能不用就不用，很多C++书籍都提到了这一点。
方法二：使用type trait
```
const_cast<
std::add_const_t<
  decltype(object)> &>(myValue)
```
还有更复杂的：
```
const_cast<
std::add_const_t<
  std::remove_reference_t<
    decltype(myValue)>> &>(myValue)
```
上面两种方式都使用type trait组合得到想要转换到的类型，本质上没有区别。
繁冗拖沓估计是这种方式最大的缺点，没有好的编辑器，尖括号配对都是个难题；而且需要C++11以后的编译器支持，在C++98/03里是没法使用的；同样也使用了不讨喜的const_cast。在一定程度上，还不如方式一简洁。
方法三：使用C语言的强制类型转换
```
(const T &)myValue
```
虽然这种方式不推荐在C++中用，但却是这三种方式中最简洁的。

as_const

通过上面各种方式的比较，我们需要的是一种比较简洁、不易出错的方式，合理的实现方式是模板，这样能通过类型推导而不需要指定尖括号内的类型，让使用更加简单，像一开始例子所展示的那样。我们看下它的声明：

template <class T>
constexpr std::add_const_t<T>& 
  as_const(T& t) noexcept;          (1)

template <class T>
void as_const(const T&&) = delete;  (2)

需要注意，该模板不能应用于右值引用类型，这是因为如果使用不当，可能会造成某个引用指向一个已经销毁的临时值。如下面的例子：

for(auto &val : 
    std::as_const(returns_container()))
{
    ...
}

returns_container()返回的临时值在as_const中返回后，实际上已经销毁了。val引用的值也是无效值，所以标准库禁用了该用法。

应用场景

典型应用在一些函数实现上，这类函数行为一致，但返回的类型不同，依调用的参数或对象类型而不同。由于只在其中一个函数维护主要逻辑，能避免代码冗余。比如，std::vector的begin()和cbegin()成员函数能根据参数类型的不同返回const和非const的迭代器；std::array的operator[]成员函数也能根据调用对象类型不同，返回const和非const的引用。

我们通常用用const版本的函数实现非const版本。下面以自定义数组的operator[]函数为例：

template <typename T>
class Array
{
private:
    T*     _elements;
    size_t _size;
public:
    T& operator[](size_t idx);
    const T& operator[](size_t idx) const;
    ...
};

template <typename T>
const T& Array<T>::operator[](size_t idx) const
{
    if (idx >= _size)
        throw std::out_of_range 
            {"Index too large: " + std::to_string(idx)};
    return _elements[idx];
}

template <typename T>
T& Array<T>::operator[](size_t idx)
{
      return const_cast<T&>(std::as_const(*this)[idx]);
}