mutable：逻辑只读对象中的可变实现状态

物理变化与逻辑变化

const 成员函数通常不能通过 this 修改普通数据成员，但某些变化不应改变对象对外表达的值。例如查询时填充一个可重算缓存，返回结果仍由原始数据决定；此时 mutable 可明确标记“允许在只读查询里更新的实现状态”。

mutable 只能用于符合要求的非静态数据成员，不能直接修饰引用成员或顶层 const 成员。它并不是去除整个对象的 const，而是给某一个成员设定有边界的例外。是否属于逻辑状态仍要由接口设计判断，编译器无法替你决定缓存是否合理。

缓存要有完整失效策略

示例保存一个固定的小整数，第一次调用 doubled 时计算并标记缓存有效，第二次查询复用结果。对象的原始值不可被公开接口修改，所以不需要额外的失效分支；如果之后添加 set_value，就必须同时使缓存失效。

const 查询也可能被多个线程同时调用。两个线程无同步地更新 mutable 缓存仍会产生数据竞争。可以用 mutable mutex 保护查询中的缓存，或预先计算、使用其他经过证明的同步方案；mutable 本身既不是锁也不是原子操作。

lambda 中的同名关键字

对按值捕获的 lambda，mutable 使调用运算符不再默认是 const，于是可以修改闭包对象里保存的捕获副本。它不会把捕获方式改成引用，也不会让外部原变量随副本改变。示例递增副本后检查外部变量仍然是原值。

按引用捕获时，能否修改目标取决于目标对象本身的限定及访问方式，不需要为了写入非 const 被引用对象而加 mutable。复制一个 mutable 闭包还会复制它的状态，两个闭包随后可能各自演进；返回闭包时要特别区分独立状态和共享引用。

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#include <cassert>
#include <iostream>

class Sample {
    const int value_ = 3;
    mutable bool ready_ = false;
    mutable int cached_ = 0;
public:
    int doubled() const {
        if (!ready_) {
            cached_ = value_ * 2;
            ready_ = true;
        }
        return cached_;
    }
};

int main() {
    const Sample sample;
    assert(sample.doubled() == 6);
    assert(sample.doubled() == 6);
    int original = 4;
    auto next = [original]() mutable { return ++original; };
    const int captured_value = next();
    assert(captured_value == 5 && original == 4);
    std::cout << sample.doubled() << ' ' << captured_value << ' '
              << original << '\n';
}

在本地编译

g++ -std=c++11 -Wall -Wextra -Wpedantic -pthread basics-mutable.cpp -o example && ./example

预期结果

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CHECK YOUR UNDERSTANDING

合上答案，试着解释。

auto f = [n]() mutable { return ++n; }; auto g = f;，初始外部 n 为 0。依次调用 f()、f()、g() 的结果是什么？

继续查证

• cppreference：mutable specifier
• cppreference：Lambda expressions

标准草案链接会随工作草案更新；本文版本标记对应示例最低要求，不表示草案中的所有新规则都适用于旧标准。