C++中使用mutable关键字的场景分析

class DataProcessor {
private:
    mutable std::string cachedResult; // 缓存计算结果
    mutable bool isCacheValid = false; // 缓存有效性标志
    std::vector<int> rawData;
public:
    const std::string& getResult() const {
        if (!isCacheValid) {
            // 在 const 函数中更新缓存
            cachedResult = computeResult();
            isCacheValid = true;
        }
        return cachedResult;
    }
    void updateData(const std::vector<int>& newData) {
        rawData = newData;
        isCacheValid = false; // 数据更新后缓存失效
    }
private:
    std::string computeResult() const { /* 复杂计算 */ }
};

class ThreadSafeContainer {
private:
    mutable std::mutex mtx; // 互斥锁
    std::vector<int> data;
public:
    void add(int value) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
        data.push_back(value);
    }
    bool contains(int value) const {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // const 函数中锁定
        return std::find(data.begin(), data.end(), value) != data.end();
    }
};

class Sensor {
private:
    mutable int readCount = 0; // 记录读取次数（调试用）
    double currentValue;
public:
    double readValue() const {
        readCount++; // 不影响传感器数据逻辑状态
        return currentValue;
    }
    int getReadCount() const { return readCount; }
};

// 错误示例：mutable 破坏了逻辑常量性
class BankAccount {
private:
    mutable double balance; // 危险！
public:
    double getBalance() const {
        balance -= 1.0; // 错误！const 函数不应改变账户余额
        return balance;
    }
};

class NetworkConnection {
private:
    mutable std::atomic<bool> isConnected_{false}; // 明确标记可变状态
    // ... 其他成员 ...
};

class Cache {
private:
    mutable std::shared_mutex cacheMutex;
    mutable std::unordered_map<int, std::string> cache;
public:
    std::string get(int key) const {
        std::shared_lock lock(cacheMutex); // 读锁（共享）
        if (auto it = cache.find(key); it != cache.end()) {
            return it->second;
        }
        return "";
    }
    void update(int key, const std::string& value) {
        std::unique_lock lock(cacheMutex); // 写锁（独占）
        cache[key] = value;
    }
};

class ConfigManager {
private:
    mutable std::once_flag initFlag; // 仅用于延迟初始化
    mutable std::string configPath;
    void loadConfig() const {
        std::call_once(initFlag, [this] {
            configPath = readConfigFile(); // 延迟初始化
        });
    }
public:
    const std::string& getConfigPath() const {
        loadConfig(); // 首次调用时初始化
        return configPath;
    }
};