const_cast的奇怪行为

Question

我知道使用const_cast通常是个坏主意，但是我正在尝试它并遇到了一个奇怪的行为，即：

两个指针具有相同的地址值，但是当取消引用时，它们给出不同的数据值。

有人能解释一下吗？

代码

#include <iostream>

int main()
{
    const int M = 10;

    int* MPtr = const_cast<int*>(&M);

    (*MPtr)++;

    std::cout << "MPtr = " << MPtr << "   (*MPtr) = " << (*MPtr) << std::endl;
    std::cout << "  &M = " << &M << "         M = " << M << std::endl;
}

输出

MPtr = 0x7fff9b4b6ce0   (*MPtr) = 11
  &M = 0x7fff9b4b6ce0         M = 10

- MGA

Answer 1

该程序具有未定义行为，因为您可能不会更改const对象。

来自C++标准

4 某些其他操作在此国际标准中被描述为未定义（例如试图修改const对象的效果）。[注意：此国际标准对包含未定义行为的程序的行为不提出要求。-注]

- Vlad from Moscow

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在这种情况下，由于您的 M 是 const，输出行甚至不会检查存储在其地址处的数字是什么。它只是硬编码了“打印10”，因为您允许编译器假定 M 总是10。 - Sneftel

Answer 2

除了“这是未定义的行为”（它确实是），编译器可以完全使用M是一个常量，因此不会改变，在评估cout ... << M << ...时，因此可以使用具有立即值10的指令，而不是存储在M内存中的实际值。（当然，标准不会说明这是如何工作的，只会说“这是未定义的”，编译器能够在不同情况下选择不同的解决方案等等，所以如果您修改代码、使用不同的编译器或编译器版本，或风向改变，可能会得到不同的结果）。

“未定义行为”的棘手之处在于，它包括一些“完全符合您的期望”的事情，以及“几乎符合您的期望”的事情。如果编译器发现您正在做这件事，它也可以决定开始玩俄罗斯方块。

是的，这很大程度上是为什么您不应该使用const_cast的原因之一。至少不要对最初是const的东西使用 - 如果您有类似以下内容的东西，则可以使用：

int x;

void func(const int* p)
{
  ...
  int *q = const_cast<int *>(p);

  *q = 7;
}


...

 func(&x);

在这种情况下，x实际上并不是const，只有当我们将其传递给func时才变为const。 当然，编译器可能仍然假定x在func中没有改变，因此可能会出现问题...

- Mats Petersson

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或者至少，为什么你应该只在实际上不是常量的变量上使用const_cast，但你有一个指向常量的指针。 - Sneftel

const_cast是一个关键工具，它存在是有原因的。你只需要知道它的用途，才能正确地使用它。 - shawn1874

当然，它存在是有道理的-语言架构师（大多数情况下）不会只是因为喜欢就添加功能。但是，我已经使用C++工作了大约7年，从来没有需要使用const_cast。我的一个同事曾经需要这样做-因为某个声明为“const”的函数需要修改成员变量，所以将this与const-cast进行转换是唯一的出路（重新定义函数将是一个更糟糕的解决方案）。所以，“不应该使用”对我来说还可以。 - Mats Petersson

@MatsPetersson 很好的回答，谢谢。只是提醒一下，有一个关键字可以满足你的同事的需求：将成员声明为“mutable”。 - MGA

@mga：是的，那也是一种可能的选择，但由于“原始类定义无法更改”，某种原因似乎不可行。距离我上次参与该项目已经有4年了，而且那项工作并不是由我完成的（但我记得解决方案是“const_cast”）。 - Mats Petersson