“const”是如何实现的？答案

【问题标题】：How is "const" implemented?“const”是如何实现的？
【发布时间】：2011-10-25 17:21:28
【问题描述】：

C 或 C++ 编译器（例如 gcc）如何遵守 const 声明？

例如，在下面的代码中，编译器如何跟踪变量ci是const并且不能修改？

int
get_foo() {
    return 42;
}

void
test()
{
    int i = get_foo();
    i += 5;

    const int ci = get_foo();
    // ci += 7;  // compile error: assignment of read-only variable ?ci?
}

【问题讨论】：

跟踪所有关于变量的编译时信息的方式是一样的？
这是在编译时通过类型系统完成的。
您的评论应为“赋值给只读变量”。顺便说一句，您认为编译器如何知道它的整数？
为什么不去看看像clang这样的免费编译器的源代码呢？

标签： c++ c constants

【解决方案1】：

很像变量的任何其他符号信息（地址、类型等）。通常有一个符号表来存储有关已声明标识符的信息，并且每当遇到对该标识符的另一个引用时都会对其进行查询。

(一个更有趣的问题是这种知识是否只存在于编译期间甚至在运行时。大多数语言在编译后会丢弃符号表，因此即使声明了标识符，您也可以操纵编译后的代码并强制一个新值' const'。它需要一个复杂的运行时系统（和代码签名）来防止这种情况。）

【讨论】：

除此之外，标准问题 C++/C 编译器并没有做太多事情来在运行时保留这样的“const”变量，它只知道不生成任何可能的代码通过 Kilian 提到的符号表修改此值。因此，其他一些编译器可以创建一些代码，如果该代码被加载到进程中，它可能会覆盖该位置的内存。这很糟糕。
常量数据可以放在不同的内存块中，并且在某些系统上，该内存块实际上会被标记为只读。就像代码本身驻留在不同的段中一样（也许 const 数据和代码可能混合在一起）。当然，这只适用于静态常量，并且不会在堆栈上创建任何内容。

【解决方案2】：

当然，这取决于每个编译器的实现，但简而言之，它将变量的const 和volatile 限定符（如果有）连同其他信息（例如变量的类型和是否为指针/引用。

【讨论】：

“简历限定词”？变量肯定没有简历！
@Gabe：标准在第 3.9.3 节“CV 限定符”中对它们进行了很多讨论（const/volatile）。

【解决方案3】：

正如其他人所说，编译器跟踪const 的方式与编译器跟踪变量是int 事实的方式相同。事实上，我已经读到至少 gcc 认为 const int 是与 int 不同的类型，因此它甚至没有作为修饰符进行跟踪，它的跟踪方式与 int 完全相同。

请注意，您实际上可以通过指针转换来更改 const 的值，但结果是未定义的：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
        const int c = 0;
        printf("%d\n", c);
        ++*(int*)&c;
        printf("%d\n", c);
}

在我使用 gcc 的机器上，打印出来

0
1

但是用 g++ 编译会得到

0
0

【讨论】：

【解决方案4】：

我相信其他人可以详细说明，但简而言之，是的。编译器会跟踪所有类型说明符，以便它知道 ci 的类型是“const int”，而不是“int”。

【讨论】：

【解决方案5】：

编译器知道ci 是const，因为你在这行告诉它

const int ci = get_foo();

当您将ci 传递给其他函数或将其分配给其他变量时，编译器会通过阻止您执行任何可能更改其值的操作来保留该常量。

例如，以下会产生编译器错误。

int *ci2 = &ci;
(*ci2)++;

因为编译器不会让你修改 ci 的值。

【讨论】：

即使没有增量操作，后一个示例也会产生编译器错误。不能将指向 const 的指针分配给指向非 const 变量的指针。