C++ const 通过指针改变，或者是吗？ [复制]

Question

在 c 中，可以使用如下指针更改 const：

//mainc.c
#include <stdio.h>

int main(int argc, char** argv) {
    const int i = 5;
    const int *cpi = &i;

    printf("  5:\n");
    printf("%d\n", &i);
    printf("%d\n", i);
    printf("%d\n", cpi);    
    printf("%d\n", *cpi);   

    *((int*)cpi) = 8;
    printf("  8?:\n");
    printf("%d\n", &i);
    printf("%d\n", i);
    printf("%d\n", cpi);
    printf("%d\n", *cpi);
}

常量已更改，如输出所示：

如果我们在 c++ 中尝试同样的方法：

//main.cpp
#include <iostream>

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

int main(int argc, char** argv) {
    const int i = 5;
    const int *cpi = &i;

    cout << "  5:" << '\n';
    cout << &i << '\n';
    cout << i << '\n';
    cout << cpi << '\n';    
    cout << *cpi << '\n';   

    *((int*)cpi) = 8;
    cout << "  8?:" << '\n';
    cout << &i << '\n';
    cout << i << '\n';
    cout << cpi << '\n';
    cout << *cpi << '\n';

    int* addr = (int*)0x28ff24;
    cout << *addr << '\n';
}

结果不是很清楚：

从输出看，i 仍然是 5 并且仍然位于 0x28ff24，因此 const 没有改变。但同时cpi也是0x28ff24（与&i相同）但它指向的值是8（不是5）。

谁能解释一下这里发生了什么魔法？

在此解释：https://stackoverflow.com/a/41098196/2277240

Answer 1

从最初声明为 const 的变量（甚至通过 C++ 中的指针或引用）中丢弃 const，然后尝试通过该指针或引用更改变量的行为是 未定义。

因此，如果将 i 声明为 const int i = 5;，则更改 i 是未定义的行为：您观察到的输出就是这种情况的体现。

Answer 2

根据 C11 6.7.3/6，这是未定义的行为：

如果尝试修改使用 通过使用具有非 const 限定的左值的 const 限定类型 类型，行为未定义。

（C++ 会有类似的规范性文本。）

而且由于它是未定义的行为，任何事情都可能发生。包括：奇怪的输出、程序崩溃、“似乎工作正常”（这个版本）。

Answer 3

const_cast<Type *>()或c型转换(Type *)的规则：
转换是删除const声明，而不是删除值（对象）本身的const。

const Type i = 1;
// p is a variable, i is an object
const Type * p = &i; // i is const --- const is the property of i, you can't remove it
(Type *)p; // remove the const of p, instead the const of i ---- Here p is non-const but i is ALWAYS const!

现在，如果您尝试将 i 的值更改为 p，这是未定义行为，因为 i 始终为常量。

何时使用这种转换？
1) 如果您可以确保指向的值不是 const。
例如

int j = 1;
const int *p = &j;
*(int *)p = 2; // You can change the value of j because j is NOT const

2) 指向的值是 const，但您只能读取它，永远不要更改它。

如果您确实需要更改 const 值，请重新设计代码以避免这种情况。

Answer 4

所以经过一番思考，我想我知道这里发生了什么。尽管它依赖于架构/实现，因为正如玛丽安指出的那样，它是未定义的行为。我的设置是 mingw 5.x 32bit on windows 7 64 bit，以防有人感兴趣。

C++ consts 的行为类似于#defines，g++ 用其在编译代码中的值替换所有i 引用（因为 i 是一个 const），但它也将5（i 值）写入内存中的某个地址以提供访问权限i 通过指针（虚拟指针）。并用该地址替换所有出现的&i（编译器不完全这样做，但你知道我的意思）。

在 C 中，const 大多被视为通常的变量。唯一的区别是编译器不允许直接更改它们。

这就是为什么 Bjarne Stroustrup 在他的书中说你不需要 C++ 中的#defines。

证据来了：

Answer 5

这违反了严格的别名规则（编译器假定两个不同类型的指针从不引用相同的内存位置）与编译器优化相结合（编译器不执行第二次内存访问以读取i，而是使用前一个变量）。

EDIT（如 cmets 中所建议的）：

来自 ISO C++ 标准 (N3376) 的工作草案：

"如果程序试图通过 行为是以下类型之一以外的泛左值 不明确的 [...] — 动态类型的 cv 限定版本 目的， [...] — 有符号或无符号类型 对应于动态类型的 cv 限定版本 目的， [...] — 作为（可能是 cv 限定的）基类的类型 对象的动态类型的类型，”

据我了解，它指定了一个可能的 cv 限定类型可以用作别名，但不是 cv 限定类型的非 cv 限定类型可以用作别名。

Answer 6

询问带有特定标志的特定编译器对该代码的处理比“C”或“C++”的处理更有成效，因为C和C++都不会对这样的代码做任何一致的事情。这是未定义的行为。任何事情都有可能发生。

例如，将const 变量粘贴在内存的只读页面中是完全合法的，如果程序尝试写入它会导致硬件故障。或者，如果您尝试写入它，就会默默地失败。或者将取消引用的int* 从const int* 转换为可以在不影响原始文件的情况下修改的临时副本。或者在重新分配后修改对该变量的每个引用。或者在 const 变量不能更改的假设下重构代码，以便操作以不同的顺序发生，并且您最终会在您认为自己修改变量之前修改该变量，或者之后修改它。或者使i 成为对常量1 的其他引用的别名，并在程序的其他地方也修改它们。或者破坏一个程序不变量，使程序以完全不可预测的方式出错。或者打印一条错误消息并在它捕获到这样的错误时停止编译。或者行为取决于月相。或者别的什么。

有编译器、标志和目标的组合可以做这些事情，但 可能 是月球阶段错误的例外。不过，我听说过的最有趣的变体是，在某些 Fortran 版本中，您可以将常数 1 设置为 -1，并且所有循环都会向后运行。

像这样编写生产代码是一个糟糕的主意，因为您的编译器几乎肯定不能保证此代码在您的下一次构建中会做什么。

Answer 7

简短的回答是 C++ 'const' 声明规则允许它在 C 必须取消引用变量的地方直接使用常量值。即C++编译语句

cout << i << '\n';

好像实际上写的是

cout << 5 << '\n';

所有其他非指针值都是解引用指针的结果。