const_cast的使用：添加或去掉const、常量折叠

以你之姓@ 2021-12-10 08:53 275阅读 0赞

# 避免未定义行为（使用引用时的未定义行为） #

一个变量在使用const\_cast去掉指针或者引用的const限定符后，“如果常量本身不是常量，获得的权限是合法的， 如果本身是常量，使用const\_cast再写的后果是未定义的。”

int main(){ 
    	const int a = 1;
    	int & b = const_cast<int&>(a);
    	b = 2;
    	cout << a ;
    	cout << b;
    }

虽然上面程序运行没有问题，但定义const常量的初衷肯定就是为了不修改，所以出现了上述情况肯定是程序设计有问题。  
![在这里插入图片描述][20190713144633776.png]  
而且你会发现调试窗口中，两个变量的值按照我们所想，但打印时，却是先打印1，后打印2。这是因为常量折叠。

# 常量折叠 #

将上面代码进行反汇编。

const int a = 1;
    00971F72 C7 45 F4 01 00 00 00 mov         dword ptr [a],1  
    	int & b = const_cast<int&>(a);
    00971F79 8D 45 F4             lea         eax,[a]     //可以发现，引用本质是指针，这里把a的地址先存到eax
    00971F7C 89 45 E8             mov         dword ptr [b],eax   //再把地址赋值给b
    	b = 2;
    00971F7F 8B 45 E8             mov         eax,dword ptr [b]  //先把地址给eax
    00971F82 C7 00 02 00 00 00    mov         dword ptr [eax],2    //中括号里面放的是地址
    	cout << a ;
    00971F88 8B F4                mov         esi,esp  
    00971F8A 6A 01                push        1      //打印的时候，直接入栈的是1，这里发生了常量折叠
    00971F8C 8B 0D D4 D0 97 00    mov         ecx,dword ptr [_imp_?cout@std@@3V?$basic_ostream@DU?$char_traits@D@std@@@1@A (097D0D4h)]  
    00971F92 FF 15 E4 D0 97 00    call        dword ptr [__imp_std::basic_ostream<char,std::char_traits<char> >::operator<< (097D0E4h)]  
    00971F98 3B F4                cmp         esi,esp  
    00971F9A E8 0E F3 FF FF       call        __RTC_CheckEsp (09712ADh)  
    	cout << b;
    00971F9F 8B F4                mov         esi,esp  
    00971FA1 8B 45 E8             mov         eax,dword ptr [b]  
    00971FA4 8B 08                mov         ecx,dword ptr [eax]  
    00971FA6 51                   push        ecx  
    00971FA7 8B 0D D4 D0 97 00    mov         ecx,dword ptr [_imp_?cout@std@@3V?$basic_ostream@DU?$char_traits@D@std@@@1@A (097D0D4h)]  
    00971FAD FF 15 E4 D0 97 00    call        dword ptr [__imp_std::basic_ostream<char,std::char_traits<char> >::operator<< (097D0E4h)]  
    00971FB3 3B F4                cmp         esi,esp  
    00971FB5 E8 F3 F2 FF FF       call        __RTC_CheckEsp (09712ADh)

常量折叠就是，在编译阶段，对该变量进行值替换。类似宏定义。

# 使用指针时的未定义行为 #

int main(){ 
    	const int a = 1;
    	int * b = const_cast<int*>(&a);
    	*b = 2;
    	cout << &a <<endl;
    	cout << b << endl;
    	cout << a << endl;
    	cout << *b << endl;
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FubGlhbjUyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 使用const\_cast去掉const限定符 #

只有当对象原本就是非常量时，才是正确的行为。

void func(const int& a)//形参为，引用指向const int
    { 
    	int& b = const_cast<int&>(a);//去掉const限定，因为原本为非常量
    	b++;
    	return;
    }
    
    int main()
    { 
    	int a = 100;
    	func(a);
    	cout << a << endl;  // 打印101
    	return 0;
    }

此函数的形参本来设置为int& a就好，但这里只是为了体现用法。

# 使用const\_cast添加const限定符 #

const string& shorter(const string& s1, const string& s2) { 
    	return s1.size() <= s2.size() ? s1 : s2;
    }
    
    string& shorter(string& s1, string& s2) { 
    	//重载调用到上一个函数，它已经写好了比较的逻辑
    	auto &r = shorter(const_cast<const string&>(s1), const_cast<const string&>(s2));
    	//auto等号右边为引用，类型会忽略掉引用
    	return const_cast<string&>(r);
    }

`const string&`版本函数为比较字符串长度的正确实现，因为比较长度时不会改变字符串，所以参数和返回值都为const。  
当实参为const时，由于函数重载，会调用到`const string&`版本函数，这也是期望的结果。

但当实参为非const时，我们希望还是继续调用已经写好比较逻辑的`const string&`版本函数，但返回值希望返回`string &`，所以这里再封装一层函数。（这里一个知识点，函数重载是忽略返回值，且忽略形参的顶层const，可以这么理解，有顶层const的概念，说明参数是引用或指针，但我们主要关心的是指向的数据，所以要忽略顶层const）（因为参数忽略顶层const，所以重载时只关心底层const是否一样）

[20190713144633776.png]: /images/20211210/54f36891bbc5423fa896bc4402f8f988.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FubGlhbjUyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20211210/2658f04692214b7bae0a1e38fced01cd.png