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c++ - const_cast 的未定义行为

coder 2023-11-14 原文

我希望有人能准确阐明 C++ 中未定义行为的含义。给定以下类定义:

class Foo
{
public:
    explicit Foo(int Value): m_Int(Value) { }
    void SetValue(int Value) { m_Int = Value; }

private:
    Foo(const Foo& rhs);
    const Foo& operator=(const Foo& rhs);

private:
    int m_Int;
};

如果我理解正确，下面代码中指向引用和指针的两个 const_casts 将删除 Foo 类型的原始对象的常量性，但是通过指针或引用将导致未定义的行为。

int main()
{
    const Foo MyConstFoo(0);
    Foo& rFoo = const_cast<Foo&>(MyConstFoo);
    Foo* pFoo = const_cast<Foo*>(&MyConstFoo);

    //MyConstFoo.SetValue(1);   //Error as MyConstFoo is const
    rFoo.SetValue(2);           //Undefined behaviour
    pFoo->SetValue(3);          //Undefined behaviour

    return 0;
}

令我困惑的是为什么这似乎有效并且会修改原始 const 对象，但甚至没有提示我警告以通知我此行为未定义。我知道从广义上讲，const_casts 是不受欢迎的，但我可以想象这样一种情况，即缺乏对 C 风格转换可能导致进行 const_cast 的认识可能会在不被注意的情况下发生，例如:

Foo& rAnotherFoo = (Foo&)MyConstFoo;
Foo* pAnotherFoo = (Foo*)&MyConstFoo;

rAnotherFoo->SetValue(4);
pAnotherFoo->SetValue(5);

在什么情况下此行为会导致致命的运行时错误？我可以设置一些编译器设置来警告我这种(潜在的)危险行为吗？

注意:我使用的是 MSVC2008。

最佳答案

I was hoping that someone could clarify exactly what is meant by undefined behaviour in C++.

从技术上讲，“未定义的行为”意味着该语言没有定义执行此类操作的语义。

在实践中，这通常意味着“不要这样做；当您的编译器执行优化时或出于其他原因，它可能会中断”。

What is puzzling me is why this appears to work and will modify the original const object but doesn't even prompt me with a warning to notify me that this behaviour is undefined.

在这个具体的例子中，尝试修改任何非可变对象可能“看起来有效”，或者它可能会覆盖不属于程序或属于[部分]其他对象的内存，因为非可变对象可能已在编译时优化掉，或者它可能存在于内存中的某个只读数据段中。

可能导致这些事情发生的因素太复杂了，无法一一列举。考虑取消引用未初始化指针(也称为 UB)的情况:您随后使用的“对象”将具有一些任意内存地址，该地址取决于指针位置内存中碰巧存在的任何值；该“值”可能取决于以前的程序调用、同一程序中的先前工作、用户提供的输入的存储等。尝试合理化调用未定义行为的可能结果是根本不可行的，因此，我们通常不会不要打扰，而只是说“不要这样做”。

What is puzzling me is why this appears to work and will modify the original const object but doesn't even prompt me with a warning to notify me that this behaviour is undefined.

更复杂的是，编译器不需要诊断(发出警告/错误)未定义行为，因为调用未定义行为的代码与格式错误(即明显非法)。在许多情况下，编译器甚至无法检测到 UB，因此这是程序员有责任正确编写代码的领域。

类型系统——包括 const 关键字的存在和语义——提供了基本的保护，防止编写会破坏的代码； C++ 程序员应该始终意识到颠覆这个系统——例如通过砍掉 constness — 这样做的风险由您自己承担，通常是一个坏主意。™

I can imagine a case where lack of awareness that C-style cast can result in a const_cast being made could occur without being noticed.

当然。如果警告级别设置得足够高，一个理智的编译器可能会选择就此向您发出警告，但这不是必须的，也可能不会。总的来说，这是 C 风格转换不受欢迎的一个很好的理由，但它们仍然支持与 C 的向后兼容性。这只是不幸的事情之一。

关于c++ - const_cast 的未定义行为，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/7349559/

未定const_castconstblockquotec++undefined-behaviorconst-cast

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