Question

C++中的const函数与const_cast的矛盾

Answer 1

int main()
{
const int k=10;
int& x=const_cast<int>(k);
x=11;
return k;
}

这段代码中出现的就是典型的const_cast的未定义行为,return的值是完全不确定的,全看编译器
心情.而以下代码是正确的:

int main()
{
int k=10;
const int& ref=k;
int& x=const_cast<int>(ref);
x=11;
return k;
}

作者：KE meng
链接：http://www.zhihu.com/question/19772701/answer/20426924

Answer 2

C++标准转换运算符const_cast
C++相比于C是一门面向对象的语言，面向对象最大的特点之一就是具有“多态性(Polymorphism)”。
C++提供了四个转换运算符：
const_cast <new_type> (expression)
static_cast <new_type> (expression)
reinterpret_cast <new_type> (expression)
dynamic_cast <new_type> (expression)
它们有着相同的结构，看起来像是模板方法。这些方法就是提供给开发者用来进行指针和引用的转换的。
标准运算符的作用就是对传统运算符的代替，以便做到统一。就像用std::endl来输出换行，而不是'\n'。用代码来说明相应的传统转换可以如何这些标准运算符。在标准运算符上，编译器肯定有做更多的处理，特别是dynamic_cast是不能用传统转换方式来完全实现的。
const_cast (expression)
const_cast转换符是用来移除变量的const或volatile限定符。它涉及到了多线程的设计，
用const_cast来去除const限定
对于const变量，不能修改它的值，这是这个限定符最直接的表现。
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<int*>(const_p);
*modifier = 7;
传统转换方式实现const_cast运算符
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<int*>(&constant);
为何要去除const限定

从前面代码中已经看到，不能对constant进行修改，但是可以对modifier进行重新赋值。
如果我们把结果打印出来： cout << "constant: "<< constant <<endl;
cout << "const_p: "<< *const_p <<endl;
cout << "modifier: "<< *modifier <<endl;
/**
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：
cout << "constant: "<< &constant <<endl;
cout << "const_p: "<< const_p <<endl;
cout << "modifier: "<< modifier <<endl;

/**
constant: 0x7fff5fbff72c
const_p: 0x7fff5fbff72c
modifier: 0x7fff5fbff72c
**/

说明C++里是const，就是const，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，能做的所要做的就是避免出现这样的语句。对于const数据更要这样保证：绝对不对const数据进行重新赋值。
调用了一个参数不是const的函数，而要传进去的实际参数确实const的，但是知道这个函数是不会对参数做修改的。于是就需要使用const_cast去除const限定，以便函数能够接受这个实际参数。
#include <iostream>
using namespace std;

void Printer (int* val,string seperator = "\n")
{
cout << val<< seperator;
}

int main(void)
{
const int consatant = 20;
//Printer(consatant);//Error: invalid conversion from 'int' to 'int*'
Printer(const_cast<int *>(&consatant));

return 0;
}
出现这种情况的原因，可能是所调用的方法是别人写的。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，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。
在IBM的C++指南中还提到了另一种可能需要去const的情况：
#include <iostream>
using namespace std;

int main(void) {
int variable = 21;
int* const_p = &variable;
int* modifier = const_cast<int*>(const_p);

*modifier = 7
cout << "variable:" << variable << endl;

return 0;
}
/**
variable:7
**/

定义了一个非const的变量，但用带const限定的指针去指向它，
Director: Jim Fawcett
C++ Language Tutorial - Type Casting
Object Oriented Design
IBM Complilers - XL C/C++ V9.0 for Linux - The const_cast operator (C++ only)
stackoverflow: Is const_cast safe?