C++、类、常量和奇怪的语法答案

【问题标题】：C++, Classes, Const, and strange syntaxC++、类、常量和奇怪的语法
【发布时间】：2011-04-13 22:55:50
【问题描述】：

我今天在重读 c++ 入门（第 4 版）——关于成员函数和 const 引用等的部分，我想出了这个奇怪的小程序：

using std::cout;
using std::endl;

class ConstCheater
{
public:
    ConstCheater(int avalue) : ccp(this), value(avalue) {}
    ConstCheater& getccp() const {return *ccp;}
    int value;
private:
    ConstCheater* ccp;
};

int main()
{
    const ConstCheater cc(7); //Initialize the value to 7
    cout << cc.value << endl;
    cc.getccp().value = 4;    //Now setting it to 4, even though it's const!
    cout << cc.value << endl;
    cc.value = 4;             //This is illegal
    return 0;
}

我的问题是 - 为什么 c++ 允许这样的语法？为什么我可以在声明为 const 的类中编辑普通数据成员？ const的要点不就是让你不能修改值吗？

【问题讨论】：

您可以绕过 C++ 的大多数安全机制，因为该语言的基础是程序员非常清楚自己在做什么。在我看来，您的程序几乎不像是“意外”。如果你绝对想在脚上开枪，那就去做吧。 C++ 不会阻止你。
@FredOverflow，在这种情况下很明显，因为他试图让它变得明显，但即使很清楚为什么会发生这种情况，它仍然是一个有趣的概念问题需要解决，因为可以想象这会以一种错综复杂的方式偶然发生。

标签： c++ class reference constants

【解决方案1】：

尽管getccp() 是一个const 方法，但它不承诺您如何处理它返回的引用。该方法本身不会修改对象，因此不会违反规则。

如果它返回一个const ConstCheater&，那就不同了。

正如您的示例所示，const 比仅将其应用于对象要复杂得多。 C++ FAQ 有一个关于const correctness 的部分，特别是it covers the case，您在此处突出显示。

【讨论】：

我不认为常见问题解答涵盖了这种情况……它掩盖了这些功能的实现，从表面上看，这似乎需要在某处使用const_cast。
怎么不覆盖呢？他们给出的示例是 const 方法，其声明如下：std::string& name_evil() const; 这与 Schnommus 给出的示例非常相似：ConstCheater& getccp() const 它们都是 const 方法，返回一个非常量引用，允许外部代码修改（可能) 对象的私有成员。
@Tony：这里的问题是他设法在不使用 const_cast 的情况下创建了对 const 数据的非 const 引用，这不是你在说的。
@Dennis：只有const ConstCheater cc(7);这里创建的对象是const，里面的数据没有明确标记为const。拥有一个 const 对象意味着我们只能调用 const 方法，他这样做了，但是返回的指针/引用（在这种情况下恰好指向同一个对象）没有标记为 const。指针和引用不会从它们指向的对象“继承”常量，这取决于类的接口和内部，以确保遵守 const 契约。
@Tony：const 对象的所有成员本身都是 const。所以没有明确的方法来改变cc.value。是的，cc 的 const-ness 不会改变 *ccp 的 const-ness，但反之亦然。尝试在除构造函数之外的任何方法中将ccp 分配给this，您将因此而收到编译时错误。

【解决方案2】：

我会说你标记为正确的 Tony 的答案是不正确的，而 Michael Burr 的答案是正确的。

为了更清楚地表达他所说的（至少对我而言）：

有两个可能产生误解的地方：

隐式 const 的工作方式
在构造 const 对象期间解释 this 的方式

1。隐式常量

隐式 const（ConstCheater 内部的 constification 当它被制成 const 时）不会将 cc 变成 pointer-to-const 而是 const-pointer，也就是说当你这样做时：

  const ConstCheater cc(7);

内部来自：

  ConstCheater * ccp;

...到...

  ConstCheater * const ccp;

...而不是...

  const ConstCheater * ccp;

这可能是意料之中的。

2。 `const`对象的构造

奇怪的是，this 允许在构造函数中传递给cpp 的初始化程序，因为有人会认为this 应该被视为pointer-to-const，因此不是传递给const-pointer 的有效值。

也就是说人们可能期望：

 ...: ccp(this) ... // expected to fail but doesnt

失败，因为从概念上讲，您可能期望这（在某种程度上）等同于：

 const ConstCheater         cc(7);
 const ConstCheater * const this = &cc; // const-pointer-to-const

因此你会认为：

 ConstCheater * const ccp = this; //expected error!

会失败！但这不是因为显然在构造过程中this 被特殊对待，就好像它是：

 const ConstCheater * this = &cc;

因此对象在构造过程中实际上不是 const。

我不确定我是否完全理解其中的原因，但 Michael Burr 指出，提供预期行为似乎存在逻辑和技术障碍，因此该标准似乎排除了当前有些奇怪的行为。

我最近问了一个相关的问题：Why does C++ not have a const constructor?，但到目前为止，我还没有真正完全理解为什么它会站不住脚，尽管我认为它会给 C++ 开发人员带来负担，必须定义一个尴尬的 const他们想创建 const 对象的任何类的构造函数。

【讨论】：

回答有点晚了 :) - 但你说的很有道理

【解决方案3】：

允许构造函数修改const对象的值，是的。但如果不是，它还能做什么？

由于构造函数具有这样的访问权限，它可以将其“转发”给其他人或“保存”以供以后使用。当然，这样做可能是个坏主意。

这是一个例子，C++ 的安全机制不会阻止您构建一个格式错误的程序。 C++ 绝非万无一失。所以，小心点！

【讨论】：

【解决方案4】：

对象在构造函数完成它们的事情之前不会变为 const。所以this 是一个指向非常量内存的指针，当你存储它时，它会在不久之后发生变化。这就是为什么它首先允许分配，因为你没有做错任何事。这意味着cpp 是一个指向 const 的指针，但编译器并没有意识到这一点。它没有办法；毕竟，您将其声明为非常量。这仍然是未定义的行为，它不是您的编译器真正希望帮助您捕获的类型。

【讨论】：

+1，更具体地说，对象生命周期在构造函数完成之前不会开始，因此构造函数实际上是在查看具有很少定义属性的内存块（§3.8/1，§3.8 /3).

【解决方案5】：

真正的问题不是ConstCheater::getccp() 的行为——而是在线上没有错误：

const ConstCheater cc(7);

它初始化一个非常量指针，应该是一个常量this指针。但是，构造函数不能是const（9.3.2/5，但稍微想一想应该会明白为什么）。因此，允许构造函数使用指向 const 对象（或“即将成为”const 的对象）的指针来初始化非 const 指针。不过，这就是你要开的洞。

至于为什么允许它，我想标准很难试图关闭这个漏洞，因为它必须枚举构造函数的 this 必须被处理的所有方式 const 和所有构造 const 对象时必须以non-const 处理的方式。这似乎是一项相当艰巨的任务。

【讨论】：

【解决方案6】：

您的对象并非完全不可变：只是您创建的指向它的引用是不变的。

【讨论】：

该对象不能合法更改，因为它直接声明为const。此程序中的const 引用在哪里？
在main 他声明一个常量引用为const ConstCheater cc(7);
@Tony：那不是引用，而是对象。

【解决方案7】：

您所做的const 是对ConstCheater 的引用。 ConstCheater 中的任何内容都没有使 value 成为 const。

【讨论】：

【解决方案8】：

const 限定符限制在您的对象上调用非常量方法，因此问题在于您的设计允许您通过 const 方法向成员提供非常量引用。常见的做法是

      Member& getccp()       {return *member;}
const Member& getccp() const {return *member;}

在某些情况下，当您的对象的逻辑常量不受外部修改其成员的影响时，您可以允许

      Member& getccp() const {return *member;}

另一个逻辑和形式常量不同的例子是mutable 成员。 IE。 mutable 可以是在最后一次 const 方法调用时计算的某个术语，如果您在下次调用时获得相同的输入，则可以轻松返回存储的值。

【讨论】：

1。隐式常量

2。 const对象的构造

2。 `const`对象的构造