const_cast 未定义行为的重要示例

Question

据我了解，以下代码是根据 c++ 标准（特别是第 7.1.5.1.4 [dcl.type.cv]/4 节）未定义的行为。

#include <iostream>

struct F;
F* g;

struct F {
    F() : val(5)
    {
        g = this;
    }
    int val;
};


const F f;

int main() {
    g->val = 8;
    std::cout << f.val << std::endl;
}

但是，我尝试过的每个编译器和优化设置都会打印“8”。

问题：这种类型的“隐式 const_cast”是否有会出现意外结果的示例？

我希望有一些像结果一样壮观的东西

#include <iostream>
int main() {
    for (int i = 0; i <=4; ++i)
        std::cout << i * 1000000000 << std::endl;
}

开启，例如，带有 -O2 的 gcc 4.8.5

EDIT：标准中的相关部分

7.1.5.1.4：除了可以修改任何声明为 mutable (7.1.1) 的类成员外，任何在 const 对象的生命周期内修改它的尝试 (3.8) 导致未定义的行为。

回复建议重复的评论；它不是重复的，因为我要求的是出现“意外”结果的示例。

Answer 1

没有那么壮观：

f.h（省略守卫）：

struct F;
extern F* g;

struct F {
    F() : val(5)
    {
        g = this;
    }
    int val;
};

extern const F f;
void h();

TU1：

#include "f.h"
// definitions
F* g;
const F f;
void h() {}    

TU2：

#include "f.h"
#include <iostream>
int main() {
    h(); // ensure that globals have been initialized
    int val = f.val;
    g->val = 8;
    std::cout << (f.val == val) << '\n';
}

使用g++ -O2 编译时打印1，使用-O0 编译时打印0。

Answer 2

“未定义”行为的主要情况通常是，如果有人看到const，他们会假设它没有改变。所以，const_cast 故意做了很多库和程序不希望做的事情，或者认为是明确的未定义行为。重要的是要记住，并非所有未定义的行为都来自标准，即使这是该术语的典型用法。

也就是说，我能够在标准库中找到一个地方，可以将这种想法应用于做一些我认为更狭义地被认为是未定义行为的事情：使用“重复键”生成 std::map：

#include "iostream"
#include "map"

int main( )
{
    std::map< int, int > aMap;

    aMap[ 10 ] = 1;
    aMap[ 20 ] = 2;

    *const_cast< int* >( &aMap.find( 10 )->first ) = 20;

    std::cout << "Iteration:" << std::endl;
    for( std::map< int,int >::iterator i = aMap.begin(); i != aMap.end(); ++i )
        std::cout << i->first << " : " << i->second << std::endl;

    std::cout << std::endl << "Subscript Access:" << std::endl;
    std::cout << "aMap[ 10 ]" << " : " << aMap[ 10 ] << std::endl;
    std::cout << "aMap[ 20 ]" << " : " << aMap[ 20 ] << std::endl;

    std::cout << std::endl << "Iteration:" << std::endl;
    for( std::map< int,int >::iterator i = aMap.begin(); i != aMap.end(); ++i )
        std::cout << i->first << " : " << i->second << std::endl;
}

输出是：

Iteration:
20 : 1
20 : 2

Subscript Access:
aMap[ 10 ] : 0
aMap[ 20 ] : 1

Iteration:
10 : 0
20 : 1
20 : 2

使用g++.exe (Rev5, Built by MSYS2 project) 5.3.0 构建。

显然，访问密钥和存储对中的密钥值不匹配。似乎除非通过迭代，否则无法访问 20:2 对。

我猜这是因为map 被实现为树。更改值会将其保留在最初的位置（10 将去的位置），因此它不会覆盖另一个 20 键。同时，添加一个实际的10 并不会覆盖旧的10，因为在检查键值时，它实际上并不相同

我现在没有标准可以查看，但我认为这在某些层面上违反了map 的定义。

这也可能导致更糟糕的行为，但使用我的编译器/操作系统组合，我无法让它做任何更极端的事情，比如崩溃。