像这样通过一个const指针来修改一个非const指针是否合法？

Question

考虑以下函数：

void f(int const* p)
{
    *const_cast<int*>(id(p)) = 0;
}

这样做合法吗？假设f总是以int*作为参数传递？我不是在问这是否是一个好的做法，只是想要一个严格正式的答案。

让我有点担心的是，如果可以这样做，优化器将更难利用常量。考虑一个更复杂的例子：

// identity, always returns what it gets
uintptr_t id(uintptr_t p)
{
    static unsigned int const ar[5] {0x12345678, 0x87654321, 0x02468ACE, 0xECA86420, 0x88888888};

    for (size_t i = 0; i < 5; ++i)
        p ^= ar[2*i % 5];

    for (size_t i = 0; i < 5; ++i)
        p ^= ar[3*i % 5];

    return p;
}

void f(int const* p)
{
    uintptr_t q = id(reinterpret_cast<uintptr_t>(p));
    *reinterpret_cast<int*>(q) = 0;
}

这样做是否合法？如果不合法，将参数更改为int* p是否合法？

- user2345215

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修改可修改的对象没有问题。无论你如何操作（因此使用“const_cast”原则上不是问题）。更让我担心的是‘id’函数。什么构成有效指针有一些规则，我无法立即看出‘id’是否保留了这种有效性。 - Kerrek SB

@Kerrek SB：id 总是返回它所得到的相同数字。（id 代表身份，也不要在意常量，它们可以是任何东西） - user2345215

@KerrekSB ^ 的结合性表明代码等价于 p ^= ar[0]^ar[2]^ar[4]^ar[1]^ar[3]; /* 第一次循环 */ p ^= ar[0]^ar[3]^ar[1]^ar[4]^ar[2]; /* 第二次循环 */，即 p ^= ar[0]^ar[2]^ar[4]^ar[1]^ar[3]^ar[0]^ar[3]^ar[1]^ar[4]^ar[2];。^ 的交换律意味着后者等价于 p ^= ar[0]^ar[0]^ar[1]^ar[1]^ar[2]^ar[2]^ar[3]^ar[3]^ar[4]^ar[4];，即 p ^= 0^0^0^0^0;。由于对于所有的 x，x ^ 0 = x，因此 p 不会改变。我猜测 OP 是在测试优化器是否能够找出并删除不必要的代码（只留下 return p; 语句）。 - Cassio Neri

@Cassio Neri：恰恰相反，我正在确保优化器不会删除它。此外，任何大于5的质数也可以，因为如果是质数，则索引不能重复，因此必须恰好运行所有索引一次（无论以什么顺序发布）。 - user2345215

@rozina: 因为我想让编译器感觉不知道结果是什么，所以它必须认为这是另一个变量。(当然你不会写出这样的代码，我只是想了解语言的限制) - user2345215

Answer 1

如果指向的值实际上是非常量的，那么使用const_cast是合法的，这也是为什么我们首先有了const_cast。如果值实际上是常量并且您取消了const，则结果未定义。

如果f总是被赋予一个int*，那么为什么不声明f为非常量呢？或者你可以提供一个重载：

void f(int const* a)
void f(int *a)

为了让编译器调用正确的版本，并使用户了解您的意图。调用第一个版本并更改值可能会让调用f的任何人感到惊讶。

- Sean

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因为我想知道优化器的极限。那么 g 也可以吗？ - user2345215

当你使用reinterpret_cast时，基本上是告诉编译器停止关注，因为你最清楚，所以是的！为什么要将其转换为uintptr_t，然后再转换为int*？ - Sean

@user2345215 - 是的，但在g中你没有使用异或运算。 - Sean

好的，既然我似乎没有得到其他意见，我想接受这个建议。但是你可能误读了g函数，它对参数应用了一堆xor（尽管最终保留了它）。我只是想知道你确定g也是合法的。 - user2345215

@Sean：强制转换掉 const 总是有效的。修改一个不可变对象（包括如果你首先强制转换掉了 const）是无效的。 - Lightness Races in Orbit