为什么 const_cast 删除指针的 constness 而不是指向 const 的指针？

Question

我了解 const_cast 可用于指针和引用。

我假设const_cast 的输入应该是一个指针或引用。我想知道如果输入是指向const int 的指针/引用，为什么它不会删除常量？

以下代码按预期工作。

1. const_cast 带多级指针

   int main()
   {
       using std::cout;
       #define endl '\n'
       const int * ip = new int(123);
       const int * ptr = ip;
       *const_cast<int*>(ptr) = 321;
       cout << "*ip: " << *ip << endl;  // value of *ip is changed to 321
   }
   

   但是当我尝试指向const int 或引用const int 时，值似乎没有改变。

2. const_cast 参考 const int

   int main()
   {
       using std::cout;
       #define endl '\n'
       const int i = 123;
       const int & ri = i;
       const_cast<int&>(ri) = 321;
       cout << "i: " << i << endl;  // value in 'i' is 123
   }
   

3. const_cast 带有指向 const int 的指针

   int main()
   {
       using std::cout;
       #define endl '\n'
       const int i = 123;
       const int * ri = &i;
       *const_cast<int*>(ri) = 321;
       cout << "i: " << i << endl;  // value in 'i' is 123
   }
   

(1) 按预期工作，但我无法理解为什么 (2) 和 (3) 不起作用我认为const_cast 的输入是指针/引用。

请帮助我理解这背后的理念。谢谢。

Answer 1

通过const_cast 修改常量是未定义的行为。

编译器看到你正在尝试打印一个常量变量，知道它永远不会改变，所以编译：

cout << "i: " << i << endl;

到：

cout << "i: " << 123 << endl;

请参阅：https://godbolt.org/z/bYb0mx。启用优化后，它会优化您的代码以仅打印 123：https://godbolt.org/z/4Ttlmj。

编译器最终会做出假设以创建更快/更小的代码，如果您进入未定义行为的领域，其中一些假设可能不正确并产生令人惊讶的结果。

Answer 2

有两种常量。

object 的常量是对象的固有属性。它不能改变。

想想印刷书中的一页。可以看成一串字符，不能更改。它说的是它所说的，就是这样。所以它是const string。

现在想想黑板。上面可能写了一些东西。你可以把它擦掉，然后写点别的。所以黑板是一个非常量的string。

另一种常量是指针常量和引用常量。这种常量性不是指向对象的固有属性，而是权限。它表示您不允许通过此指针修改对象。它没有说明对象本身是否可以修改。

所以如果你有一个 const 指针，你不一定知道它真正指向什么。也许它是一个书页。也许它是一块黑板。指针不告诉。

现在，如果您确实知道它确实是一块黑板，您可能会很讨厌并要求允许继续更改上面写的内容。这就是 const_cast 所做的。它允许你做某事。

如果您要求修改字符串的权限，结果是打印页面，会发生什么？你得到你的许可，你继续擦拭它......并且......究竟发生了什么是undefined。也许什么都没有。也许打印被弄脏了，您既不能识别原始字符串，也不能在上面写任何东西。也许你的世界会爆炸成碎片。你可以试试看，但不能保证明天也会发生同样的事情。

Answer 3

(2)和(3)原理相同，这里只讲(2)。

线

const_cast<int&>(ri) = 321;

具有未定义的行为。

您不能根据标准修改const 对象，即使使用const_cast 也不行。如果您从指针/引用中删除const，并修改指向/引用的对象，则首先不能将指向/引用的对象声明为const。

const_cast 应仅在您出于某种原因拥有指向某事物的 const 指针并且您知道某事物未声明为 const 时使用。