是否允许 const 数据成员在类外更改？

Question

如果一个类有一个 const 引用数据成员碰巧在该类范围之外发生变化，这是未定义的行为吗？

例如，让我们考虑以下 C++ 代码：

#include <iostream>

class A {
  int x;
public:
  A(int x): x(x){}
  void change(int y){
    x = y;
  }
  friend std::ostream & operator << (std::ostream & os, const A & a){
    os << a.x;
    return os;
  }
};

class B {
  const A & a;
public:
  B(const A & a) : a(a) {}
  friend std::ostream & operator << (std::ostream & os, const B & b){
    os << b.a;
    return os;
  }
};

int main(){
  A a(1);
  B b(a);
  std::cout << a << std::endl;
  std::cout << b << std::endl;
  a.change(2);
  std::cout << a << std::endl;
  std::cout << b << std::endl;
}

我的编译器能够正确执行它，并且调试器指出 B::a 的 x 已更改。

感谢您的帮助！

Answer 1

这不是未定义的行为。 const 引用是B 的成员，仅意味着B 的实例不能通过该引用更改它。但是，因为它是一个引用，所以其他东西可能会改变它——包括B 的其他成员，它们有自己的非const 引用到A 的同一实例。

比较添加成员 c 到您现有的 B 类，并注意我们正在通过非 const 引用在 B::changeA() 内成功更改它，也从 @987654333 中的 C::change() 向下更改@：

#include <iostream>

class A {
  int x;
public:
  A(int x): x(x){}
  void change(int y){
    x = y;
  }
  friend std::ostream & operator << (std::ostream & os, const A & a){
    os << a.x;
    return os;
  }
};

class C
{
    A& a;
public:
    C(A& a) : a{a} {}
    void change(int y) { a.change(y); }
};

class B {
  const A & a;
  C& c;
public:
  B(const A & a, C& c) : a(a), c{c} {}
  friend std::ostream & operator << (std::ostream & os, const B & b){
    os << b.a;
    return os;
  }
  void changeA(int y) { c.change(y); }
};

int main(){
  A a(1);
  C c(a);
  B b(a,c);

  std::cout << a << ' ' << b << '\n';

  a.change(2);
  std::cout << a << ' ' << b << '\n';

  b.changeA(3);
  std::cout << a << ' ' << b << '\n';

  c.change(4);
  std::cout << a << ' ' << b << '\n';
}

看到它在 Coliru 上实时运行，它会打印：

1 1
2 2
3 3
4 4

Answer 2

您不能使用对对象的常量引用来更改对象，但如果对象不是常量或使用对对象的非常量引用，您可以更改对象本身。

考虑以下演示程序。

#include <iostream>

int main() 
{
    int x = 10;

    int &rx = x;
    const int &crx = x;

    std::cout << "rx = " << rx << '\n';
    std::cout << "crx = " << crx << '\n';

    rx = 20;

    std::cout << "rx = " << rx << '\n';
    std::cout << "crx = " << crx << '\n';

    return 0;
}

它的输出是

rx = 10
crx = 10
rx = 20
crx = 20

这与使用指向常量数据的指针相同。例如

#include <iostream>

int main() 
{
    int x = 10;

    int *px = &x;
    const int *cpx = &x;

    std::cout << "*px = " << *px << '\n';
    std::cout << "*cpx = " << *cpx << '\n';

    *px = 20;

    std::cout << "*px = " << *px << '\n';
    std::cout << "*cpx = " << *cpx << '\n';

    return 0;
}