当您使用 const_cast 删除 const 时，何时可以修改值？

Question

根据§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 (3.8) 期间修改它的尝试都会导致未定义的行为。

所以我的问题变成了：一个对象什么时候是一个 const 对象？

特别是，非 const 对象中的 const 成员是否被视为 const 对象？

class Foo {
    const Bar bar;

    void replaceBar(Bar bar2) {
        *(const_cast<Bar *>&bar) = bar2;  // Undefined behavior?
    }
}

这是因为我有一个不可变的类（所有字段都是 const），但我想要一个移动构造函数，它在技术上修改传入的值。在这种情况下我可以接受“作弊”，因为它不会破坏逻辑常数。

Answer 1

让我们做一个完整的例子：

struct Bar { int x; };

struct Foo {
  const Bar bar;
  Foo( int x ):bar(x) {}

  void replaceBar(Bar bar2) {
    *(const_cast<Bar *>&bar) = bar2;  // Undefined behavior?
  }
};

现在，让我们打破世界。

int main() {
  Foo f(3);
  Bar b = {2};
  f.replaceBar(b);
  std::cout << f.bar.x << "\n";
}

上面可以并且可能应该输出3，因为const对象Bar是用x=3创建的。编译器可以而且应该假设 const 对象在其整个生命周期内都不会改变。

让我们更多地打破世界：

struct Bar {
  int* x;
  Bar(int * p):x(p) {}
  ~Bar(){ if (x) delete x; }
  Bar(Bar&& o):x(o.x){o.x=nullptr;}
  Bar& operator=(Bar&& o){
    if (x) delete x;
    x = o.x;
    o.x = nullptr;
  }
  Bar(Bar const&)=delete;
  Bar& operator=(Bar const&)=delete;
};

struct Foo {
  const Bar bar;
  Foo( int* x ):bar(x) {}

  void replaceBar(Bar bar2) {
    *(const_cast<Bar *>&bar) = bar2;  // Undefined behavior?
  }
};

现在同一个游戏可能会导致编译器删除某些东西两次。

int main() {
  int* p1 = new int(3);
  Foo f( p1 );
  Bar b( new int(2) );
  f.replaceBar(std::move(b));
}

并且编译器将在replaceBar 中删除一次p1，并且应该在main 的末尾也将其删除。它可以做到这一点，因为您保证 f.bar.x 将保持不变 (const) 直到其范围结束，然后您违反了 replaceBar 中的承诺。

现在，这只是编译器有理由做的事情：一旦你修改了一个声明为const 的对象，编译器就可以做任何事情，因为你调用了未定义的行为。鼻恶魔，时间旅行——什么都可以抢。

编译器利用某些行为未定义（也就是不允许）的事实来优化。

Answer 2

简单的规则是：如果原始对象不是 const，则可以抛弃 const。因此，如果您有一个非 cont 对象，并且例如将 const 引用传递给一个函数，那么在函数中丢弃 const 是合法的。 在您的示例中，原始对象是 const，因此放弃 const 是未定义的行为。