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C++中const_cast的作用和缘由

C++中const_cast的作用和缘由

作者: Aska偶阵雨 | 来源:发表于2020-07-03 16:07 被阅读0次

    先上张图!

    const_cast (expression) const_cast转换符是用来移除变量的const或volatile限定符。

    用const_cast来去除const限定

    对于const变量,我们不能修改它的值,这是这个限定符最直接的表现。但是我们就是想违背它的限定希望修改其内容怎么办呢?

    下边的代码显然是达不到目的的:const int constant = 10;

    int modifier = constant;

    因为对modifier的修改并不会影响到constant,这暗示了一点:const_cast转换符也不该用在对象数据上,因为这样的转换得到的两个变量/对象并没有相关性。

    只有用指针或者引用,让变量指向同一个地址才是解决方案,可惜下边的代码在C++中也是编译不过的:const int constant = 21;

    int* modifier = &constant

    // Error: invalid conversion from 'const int*' to 'int*'

    (上边的代码在C中是可以编译的,最多会得到一个warning,所在在C中上一步就可以开始对constant里面的数据胡作非为了)

    把constant交给非const的引用也是不行的。const int constant = 21;

    int& modifier = constant;

    // Error: invalid initialization of reference of type 'int&' from expression of type 'const int'

    于是const_cast就出来消灭const,以求引起程序世界的混乱。

    下边的代码就顺利编译功过了:const int constant = 21;

    const int* const_p = &constant;

    int* modifier = const_cast(const_p);

    *modifier = 7;

    传统转换方式实现const_cast运算符

    我说过标:准转换运算符是可以用传统转换方式实现的。const_cast实现原因就在于C++对于指针的转换是任意的,它不会检查类型,任何指针之间都可以进行互相转换,因此const_cast就可以直接使用显示转换(int*)来代替:const int constant = 21;

    const int* const_p = &constant;

    int* modifier = (int*)(const_p);

    或者我们还可以把他们合成一个语句,跳过中间变量,用const int constant = 21;

    int* modifier = (int*)(&constant);

    替代const int constant = 21;

    int* modifier = const_cast(&constant);

    为何要去除const限定

    从前面代码中已经看到,我们不能对constant进行修改,但是我们可以对modifier进行重新赋值。

    但是但是,程序世界真的混乱了吗?我们真的通过modifier修改了constatn的值了吗?修改const变量的数据真的是C++去const的目的吗?

    如果我们把结果打印出来:cout << "constant: "<< constant <

    cout << "const_p: "<< *const_p <

    cout << "modifier: "<< *modifier <

    /**

    constant: 21

    const_p: 7

    modifier: 7

    **/

    constant还是保留了它原来的值。

    可是它们的确指向了同一个地址呀:

    cout << "constant: "<< &constant <

    cout << "const_p: "<< const_p <

    cout << "modifier: "<< modifier <

    /**

    constant: 0x7fff5fbff72c

    const_p: 0x7fff5fbff72c

    modifier: 0x7fff5fbff72c

    **/

    这真是一件奇怪的事情,但是这是件好事:说明C++里是const,就是const,外界千变万变,我就不变。不然真的会乱套了,const也没有存在的意义了。

    IBM的C++指南称呼“*modifier = 7;”为“未定义行为(Undefined Behavior)”。所谓未定义,是说这个语句在标准C++中没有明确的规定,由编译器来决定如何处理。

    位运算的左移操作也可算一种未定义行为,因为我们不确定是逻辑左移,还是算数左移。

    再比如下边的语句:v[i] = i++; 也是一种未定义行为,因为我们不知道是先做自增,还是先用来找数组中的位置。

    对于未定义行为,我们所能做的所要做的就是避免出现这样的语句。对于const数据我们更要这样保证:绝对不对const数据进行重新赋值。

    如果我们不想修改const变量的值,那我们又为什么要去const呢?

    原因是,我们可能调用了一个参数不是const的函数,而我们要传进去的实际参数确实const的,但是我们知道这个函数是不会对参数做修改的。于是我们就需要使用const_cast去除const限定,以便函数能够接受这个实际参数。

    #include<iostream>

    usingnamespacestd;

    voidPrinter(int* val,stringseperator ="\n")

    {

    cout<< val<< seperator;

    }

    intmain(void)

    {

    constintconsatant =20;

    //Printer(consatant);//Error: invalid conversion from 'int' to 'int*'

    Printer(const_cast(&consatant));

    return0;

    }

    出现这种情况的原因,可能是我们所调用的方法是别人写的。还有一种我能想到的原因,是出现在const对象想调用自身的非const方法的时候,因为在类定义中,const也可以作为函数重载的一个标示符。有机会,我会专门回顾一下我所知道const的用法,C++的const真的有太多可以说的了。

    IBM的C++指南中还提到了另一种可能需要去const的情况:

    #include<iostream>

    usingnamespacestd;

    intmain(void){

    intvariable =21;

    int* const_p = &variable;

    int* modifier =const_cast(const_p);

    *modifier =7

    cout<<"variable:"<< variable <

    return0;

    }

    /**

    variable:7

    **/

    我们定义了一个非const的变量,但用带const限定的指针去指向它,在某一处我们突然又想修改了,可是我们手上只有指针,这时候我们可以去const来修改了。上边的代码结果也证实我们修改成功了。

    不过我觉得这并不是一个好的设计,还是应该遵从这样的原则:使用const_cast去除const限定的目的绝对不是为了修改它的内容,只是出于无奈。(如果真像我说是种无奈,似乎const_cast就不太有用到的时候了,但的确我也很少用到它)

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