如何强制不修改引用变量的任何部分？

Question

当引用某个东西时，可以添加额外的const 限定符，这样引用的变量就不能被修改，如下所示：

int *ptr;
int const * const &rptr = ptr;
//ptr can't be changed and *ptr can't be changed

或者像这样，用一个数组：

int arr[1];
int const (&rarr)[1] = arr;
//arr[0] can't be changed

或者甚至像这样，带有一个指针数组：

int *ptrarr[1];
int * const (&rptrarr)[1] = ptrarr;
//ptrarr[0] cannot be changed, but *ptrarr[0] can be

那么，为什么我不能把这些结合起来做这个呢？

int *ptrarr[1];
int const * const (&why)[1] = ptrarr; //error

尝试此操作时，Clang 3.5 produces the following error 和 GCC 4.8.1 类似：

错误：对const int *const [1] 类型的引用无法绑定到int *[1] 类型的左值

用const 保护引用的指针数组的所有部分的正确方法是什么？

_{注意：这是一个人为的例子，但我希望这会带来对以后有用的语言的知识。}

Answer 1

这有点让人费解，但这是我认为这些问题的核心。以下是“有问题的”示例：

int *ptrarr[1];
int const * (&rptrarr)[1] = ptrarr;   // error (1)
int const * const (&why)[1] = ptrarr; // error (2)

案例（一）

首先，我将处理 Dan Nissenbaum 评论中给出的示例，即：

int const * (&rptrarr)[1]

这实际上在标准的第 4.4/4 节中进行了介绍，该节描述了当您有多个指针或类型层时可接受的 cv 限定转换。声明的重要要求如下：

如果 cv 1,j 和 cv 2,j 不同，则 const 在每个 cv2,k 中为 0

这表明，当您剥离类型层时，在您达到 cv 转换之前，外层中必须始终存在全常量（即 cv1,j 和 cv2,j 不同）。这对于第一层之外的指针转换是正确的（由指针转换覆盖，而不是 cv 转换）。换句话说，这没关系：

int* p_a;
int const * p_b = p_a;  // OK

因为第一次转换是指针转换（复制地址值），第二次转换是 cv 转换。虽然这不正确：

int** p_a;
int const ** p_b = p_a;  // BAD

因为在这里，第一次转换仍然是指针转换，只有在指针类型兼容的情况下才可以（它们之间有有效的 cv 转换）。在这种情况下，它需要将此非常量指针 cv 转换为非常量 int，转换为非常量指针到 const int，这是第 4.4/4 节的引用规则所禁止的，因为第一个layer 不是 const 而第二层需要 cv 转换（从 non-const int 到 const int）。

我知道这一切都令人困惑，但想一想，它就会变得清晰。现在，在第 4.4/4 节中存在此规则的原因是，如果您被允许这样做，那么我可以这样做：

int** pp_a;
int const ** pp_b = pp_a;  // let's say, the compiler accepted this..

int const * p_c;  // I have some pointer to a const int (that is really const).
pp_b[0] = p_c;    // the compiler would have to accept this too!!!

显然，这个例子的最后一行是不能接受的，因为它完全违反了 cv 限定，即它是一个静默和隐含的 const-cast，而这些 cv- 的全部目的转换规则是为了确保这是不可能的。

此时，为什么不允许使用int const * (&rptrarr)[1] = ptrarr; 应该很明显了，因为第一层是引用，它遵循与指针基本相同的转换规则，第二层是从非const 指针数组转换为非 const 指针数组，最后一层将 const 限定符添加到 int 类型。这直接违反了我上面引用的规则。

案例（二）

现在，主要问题是不太清楚，但我认为它一定与相同的论点有关，不知何故。重申一下，这里是有问题的情况：

int const * const (&why)[1] = ptrarr; // error

我描述第一种情况的方式可能有一层错误，但我不确定，或者编译器添加了太多层。正如我所描述的，第二个const 是必需的，因为在非常量到常量转换之前进行的任何转换都必须有一个常量类型作为目标，这是规则。由于这 3 层转换，案例 (1) 不起作用。在这里，如果我对转换层应用相同的逻辑，我会得到三个“转换”：（1）从左值（ptrarr）到左值引用（为什么）； (2) 从非常量指针数组到常量指针数组；并且，(3) 从非常量 int 到 const int。

但这就是问题所在。如果“指针数组” cv 转换不仅仅是一个单层转换步骤怎么办。如果编译器需要将其拆分为两层，例如： (2-a) 从非常量数组到非常量数组；并且，（2-b）从非常量指针到常量指针。然后，很明显为什么这会再次与第 4.4/4 节中的规则收缩。在这个假设下，你描述的所有案例和这里处理的 2 个案例都得到了完美的解释。

现在的问题是，我在标准中找不到可以解释为什么需要拆分此转换的位置。标准非常清楚，在第 3.9.3/2 节中，cv-qualifiers 不适用于数组类型，而是转移到数组的元素类型。换句话说，根据标准，“T 的常量数组”和“常量 T 的数组”之间没有区别。因此，这似乎与标准相矛盾。

可能 GCC 和 Clang 采取了一些捷径，使“数组引用”与“指针”相同（因为它有点像），或者他们在转换的顺序（这不太可能）。无论如何，我在标准中找不到这种行为的明确理由。我希望有人这样做。

另一个可能在这里起作用的是对齐。您可能知道，数组的元素必须遵守与它们相关的对齐规则。如果int * 的对齐规则与int const * const 的对齐规则不同（因为第一个或第二个const），则存在明显的不兼容，因此会出现错误。同样，该标准确实表明，如果对齐规则不同，则会出现问题，但我找不到任何表明 const 指针类型与非 const 指针类型相比具有更严格（或不同）的对齐规则的东西，但存在这样的不兼容并非完全不可能（了解 C++ 标准所带来的一些陈旧包袱）。

无论如何，这是我解释这一点的最佳方式。我希望它至少能有所启发。