通过非const指针修改const变量

Question

以下代码让我有点困惑：

const int e = 2;

int* w = ( int* ) &e;          // (1) cast to remove const-ness
*w = 5;                        // (2)

cout << *w << endl;            // (3) outputs 5
cout << e << endl;             // (4) outputs 2

cout << "w = " << w << endl;   // (5) w points to the address of e
cout << "&e = " << &e << endl;

在(1)中，w指向e的地址。在(2)中，该值被更改为5。然而，当*w和e的值被显示时，它们的值是不同的。但是如果你打印w指针和&e的值，它们具有相同的值/地址。

为什么即使它被更改为5，e仍然包含2？它们存储在一个单独的位置吗？还是一个临时的位置？但是为什么w指向的值仍然是e的地址呢？

- jasonline

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你现在处于未定义行为领域，任何事情都有可能发生。 - anon

我的头脑太疲惫了，看不出正在发生什么事，但你可以使用const_cast来解决。如果你只是为了了解正在发生的事情而提问，那么你可以忽略此评论。 - erelender

你可以使用 const_cast 来实现这个，但它并不会使行为变得更加明确定义。 - CB Bailey

Answer 1

就像我在评论中所说的，一旦您修改了const值，您就处于未定义的行为领域，因此谈论正在发生什么并没有太多意义。但是到底是怎么回事呢..

cout << *w << endl;            // (3) outputs 5
cout << e << endl;             // (4) outputs 2

猜测是在运行时评估了*w，但将e视为编译时常量。

- anon

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这是否意味着将const变量转换为非const指针没有任何用处，因为通过该指针进行修改会导致未定义的行为？ - jasonline

基本上，const 的意义在于你不修改该值... 你永远不应该取消 const。 - Peter Alexander

我同意Neil的观点。更详细地说，当X是枚举或整数类型，v是一个整数常量表达式（即const int v = 5;）时，const X c = v定义了一个常量c，它本身可以被用作整数常量表达式。这意味着编译器在编译任何使用c的地方时都可以内联该值，这很可能就是发生的情况。UB是通过const_cast（那里的C样式转换是const_cast）修改该常量可能会做任何事情或什么也不做，包括杀死应用程序。在这种特殊情况下，它正在修改该值。 - David Rodríguez - dribeas

@Gab 好的，我刚刚用 g++ 4.4.1 进行了尝试，没有进行任何优化，结果得到了 5 和 2。这只是表明当你处于 UB 领域时，任何事情都可能发生！ - anon

我明白了，感谢您的澄清。我以为我漏掉了什么。 - jasonline

Answer 2

我猜测你可能让编译器出了点问题。它并不希望你对e进行恶意操作，所以当它看到以下这行代码时：

cout << e << endl;

它只是插入值2，而不是查找实际值。您可以通过查看程序的反汇编来验证（或证明）这一点。

- Peter Ruderman

Answer 3

我猜编译器已经优化了值输出。它认为 e 是常量（理论上不会改变），将 cout << e << endl; 改成了 cout << 2 << endl;。然而，e 仍然需要存在，因为它被 w 使用，所以 w 正确地取出其地址并修改其值，但在 cout 中看不到这一点。

故事的寓意——只有当你真正想要把东西声明为常量时才使用const。强制去除const性质并不是一个好主意。

- Peter Alexander

Answer 4

我能想到的唯一可能是编译器以某种方式优化了代码，使得对 e 的任何引用都被替换为 2 的值，即使它分配了内存给 e。

因此，在实际上，注释 (4) 处的行被“优化”为：

cout << "2" << endln;

- thecoshman

Answer 5

我猜编译器使用常量来优化变量，并将固定值插入到代码中。

- Viesturs

Answer 6

这在C++14标准的[dcl.type.cv]/4章节中有所涉及（早期标准也有类似的文本）：

除了任何声明为mutable的类成员可以被修改外，在对象生命周期内尝试修改const对象会导致未定义行为。

e是一个const对象，*w = 5; 尝试修改该对象，因此结果是未定义行为。

- M.M