为什么将“指向非 const 的指针”转换为“指向 const 的指针”是不合法的

Question

将指向非常量的指针转换为指向常数的指针是合法的。

那么为什么将指向非const的指针转换为指向const的指针是不合法的呢？

例如，为什么下面的代码是非法的：

char *s1 = 0;
const char *s2 = s1; // OK...
char *a[MAX]; // aka char **
const char **ps = a; // error!

Answer 1

来自标准：

const char c = 'c';
char* pc;
const char** pcc = &pc;   // not allowed
*pcc = &c;
*pc = 'C';                // would allow to modify a const object

Answer 2

忽略您的代码并回答您问题的原则，请参阅 comp.lang.c 常见问题解答中的以下条目： Why can't I pass a char ** to a function which expects a const char **?

您不能将char ** 值分配给const char ** 指针的原因有些模糊。鉴于 const 限定符完全存在，编译器希望帮助您遵守不修改 const 值的承诺。这就是为什么您可以将char * 分配给const char *，但不能反过来：将const-ness “添加”到一个简单的指针显然是安全的，但将其拿走会很危险。但是，假设您执行了以下更复杂的一系列作业：

const char c = 'x';    /* 1 */
char *p1;              /* 2 */
const char **p2 = &p1; /* 3 */
*p2 = &c;              /* 4 */
*p1 = 'X';             /* 5 */

在第 3 行，我们将 char ** 分配给 const char **。 （编译器应该抱怨。）在第 4 行，我们将 const char * 分配给 const char *；这显然是合法的。在第 5 行，我们修改了 char * 指向的内容——这应该是合法的。然而，p1 最终指向c，即const。这发生在第 4 行，因为 *p2 真的是 p1。这是在第 3 行中设置的，这是一个不允许的表单分配，这正是不允许第 3 行的原因。

由于您的问题被标记为 C++ 而不是 C，因此它甚至解释了要使用什么 const 限定符：

(C++ 有更复杂的规则来分配 const 限定的指针，这使您可以进行更多类型的分配而不会引起警告，但仍然可以防止无意中尝试修改 const 值。C++ 仍然不允许将 char ** 分配给const char **，但它可以让您将char ** 分配给const char * const *。）

Answer 3

由于没有人发布解决方案，这里：

char *s1 = 0;
const char *s2 = s1; // OK...
char *a[MAX]; // aka char **
const char * const*ps = a; // no error!

（为什么http://www.parashift.com/c++-faq-lite/const-correctness.html#faq-18.17）

Answer 4

C++11 draft standard 在4.4 部分的注释中解释了这一点，其中说：

[ 注意：如果程序可以将 T** 类型的指针分配给指针 类型为 const T**（即，如果允许下面的第 1 行），一个程序 可能会无意中修改 const 对象（就像在第 2 行所做的那样）。 例如，

int main() {
const char c = 'c';
char* pc;
const char** pcc = &pc; // #1: not allowed
*pcc = &c;
*pc = 'C'; // #2: modifies a const object
}

——尾注]

一个有趣的相关问题是Given int **p1 and const int **p2 is p1 == p2 well formed?。

注意C++ FAQ 对此也有解释，但我更喜欢标准中的解释。

附注的符合性文字如下：

转换可以在第一个以外的级别添加 cv 限定符 多级指针，遵循以下规则：56

两个指针类型 T1 和 T2 相似，如果存在类型 T 和 整数 n > 0 使得：

T1 是 cv1,0 指向 cv1,1 的指针 · · · cv1,n−1 指向 cv1,n 的指针 T

和

T2是cv2,0指向cv2的指针,1指向···cv2,n−1指向cv2,n的指针T

其中每个 cvi,j 是 const、volatile、const volatile 或什么都没有。这 指针类型中第一个之后的 cv 限定符的 n 元组，例如， cv1,1, cv1,2,···, cv1,n 在指针类型 T1 中，称为 指针类型的 cv 限定签名。类型的表达 当且仅当满足以下条件时，T1 才能转换为 T2 类型 满意：

• 指针类型相似。
• 对于每个 j > 0，如果 const 在 cv1,j 中，则 const 在 cv2,j 中，对于 volatile 也是如此。
• 如果 cv1,j 和 cv2,j 不同，则 const 在每个 cv2,k 中为 0

Answer 5

这里有两条规则需要注意：

• 如果 T 和 U 是不同的类型，T* 和 U* 之间没有隐式转换。
• 您可以将T* 隐式转换为T const *。 （“指向 T 的指针”可以转换为“指向 const T 的指针”）。在 C++ 中，如果 T 也是指针，则此规则也可以应用于它（链接）。

例如：

char** 表示：指向 char 的指针。

而const char** 的意思是：指向 const char 的指针。

由于 pointer to char 和 pointer to const char 是不同的类型，它们的区别仅在于 const 性，因此不允许进行强制转换。要转换为的正确类型应该是 const pointer to char。

所以要保持 const 正确，您必须从最右边的星号开始添加 const 关键字。

所以char** 可以转换为char * const *，也可以转换为const char * const *。

此链接仅适用于 C++。在 C 中，这种链接不起作用，因此在该语言中，您不能正确地转换多于一级的指针 const。