Mutable
#новичкам

Это ключевое слово - один из самых темных уголков С++. И не то, чтобы очень важный уголок. Вы вполне ни разу могли с ним не сталкиваться. Но тем не менее по какой-то причине интервьютеры часто задают вопрос: "для чего предназначен mutable?". Ответит человек или нет особо никак не показывает его навыки программиста, лишь знание узких мест языка. Но раз такие вопросы задают, то вы должны быть готовы к ответу на них. Поэтому и родился этот пост.

Проблема вот в чем. Есть константный объект. Как вы знаете, поля константного объекта запрещено изменять. Но это довольно сильное ограничение. Да, не хотелось бы, чтобы инвариаты класса менялись. Однако помимо комплекса полей класса, представляющих собой инвариант класса, в объекте могут храниться другие поля, которые не входят в этот инвариант.

И вот мы имеем дело с тем, что нам хочется иметь семантическую константность, когда защищаем от изменения только те поля, которые должны быть неизменными в константном объекте. Но по дефолту нам дана синтаксическая константность, которая запрещает изменения любых нестатических полей.

class ThreadSafeLogger {
    std::atomic<int> call_count = 0;
public:
    void log(const std::string& msg) const {
        call_count++; // Error! Changing class field in const member-function
        // logging
    }
};

В этом логгере мы хотим подсчитать количество логирований на протяжении времени жизни объекта. Одна мы не можем этого сделать, потому что нам запрещено изменять поля в константных методах.

Что же делать?

Вот тут как раз, mutable Валера, настало твое время.

Помечая ключевым словом mutable поле класса вы разрешаете менять его в константных методах:

class ThreadSafeLogger {
    mutable std::atomic<int> call_count = 0;
public:
    void log(const std::string& msg) const {
        call_count++; // Works fine
        // logging
    }
};

Теперь мы можем изменять счетчик даже в константном методе.

В целом, на это все о функциональности этого ключевого слова.

В каких кейсах его можно применять?

✅ Сбор статистики вычислений в объекте. Пример выше как раз об этом. Для сбора статистики могут использоваться и более сложные сущности, типа оберток над известными системами мониторинга(аля prometheus).

✅ Если вы хотите потокобезопасные константные методы. Вам могут понадобиться мьютексы и/или кондвары, которые придется пометить mutable, чтобы их можно было использовать в константных методах.

✅ Кэш. Результаты предыдущих вычислений никак не влияют на инвариант класса, поэтому внутренний кэш класса можно пометить mutable, чтобы кэш можно было использовать в константных методах.

class SomeComputingClass {
    mutable std::unordered_map<Key, Result> cache;
public:
    Result compute(const Key& key) const {
        if (!cache.contains(key)) {
            cache[key] = /* actual computing */;
        }
        return cache[key];
    }
};

Из популярного все. Если кто знает узкий кейсы применения mutable, просим пройти в чат.

Ну все, никакой гадкий интервьюер вас не завалит. Ваше кунг-фу теперь сильнее его кунг-фу.

Surprise your enemy. Stay cool.

#cppcore #interview