C++中如何修改const變數
一、結論
宣告:不同於C語言的const變數修改問題(可以通過指標間接修改const變數的值),這裡只討論C++ 裡的const。
C++ const 修飾符,表示常量,即如果以後保證不會修改則宣告為const,否則若要修改,那一開始為什麼還要宣告為const呢?
根據C++標準,對於修改const變數,屬於:未定義行為(指行為不可預測的計算機程式碼),這樣一來此行為取決於各種編譯器的具體實現(即不同編譯器可能表現不同)。
故結論就是:不建議這麼做!
但是,是的,但是,網上論壇、部落格裡均有有關如何修改const變數的方法,其不是依賴於某種具體的編譯器,就是講的欠考慮。
方法是在定義變數的時候加上volatile關鍵字(沒有其他方法了嗎(比如,const_cast ...)? 是的,目前為止,我只知道這種方法是可能的):
const volatile int i = 10;
注:關於volatile這裡不細講,詳見:volatile 關鍵字。考慮到volatile的重要性,後面自己也會寫一篇關於volatile詳解的文章。
二、分析
為了說明問題,下面在三種編譯器環境下做幾個小實驗
1. g++
#include <stdio.h> int main() { const volatile int i = 10; int* pi = (int*)(&i); *pi = 100; printf("*pi: %d\n",*pi); printf("i: %d\n",i); printf("pi: %p\n",pi); printf("&i: %p\n", &i); return 0; }
輸出結果:
gdb檢視其彙編程式碼(命令:進入gdb,然後輸入:disass main):
可以看出:輸入*pi 和 i 時均是從堆疊(即記憶體)中取數的。
反例:把 volatile關鍵字去掉:
#include <stdio.h> int main() { const int i = 10; int* pi = (int*)(&i); *pi = 100; printf("*pi: %d\n",*pi); printf("i: %d\n",i); printf("pi: %p\n",pi); printf("&i: %p\n", &i); return 0; }
輸出結果:
由此可見:在沒有volatile關鍵字修飾時,const 變數 i 的值時沒有改變的。
運用gdb檢視其彙編程式碼:
注意此時(沒有加volatile修飾符),輸出 變數 i 的值時直接將 0xa(10)值(從符號表中取出的)輸出,即此處編譯器進行了優化,沒有從記憶體中讀。
注意到:指標 pi 和 &i(i 的地址)值卻是一樣的。So ,Why?
這就是C++中的常量摺疊:指const變數(即常量)值放在編譯器的符號表中,計算時編譯器直接從表中取值,省去了訪問記憶體的時間,從而達到了優化。
而在此基礎上加上volatile修改符,即告訴編譯器該變數屬於易變的,不要對此句進行優化,每次計算時要去記憶體中取數。
這裡也有個小細節:每種編譯器對volatile修飾符的修飾作用效果不一致,有的就直接“不理會”,如VC++6.0編譯器(下面會講到)。
2. dev c++
執行結果與1(g++)一致。
3. VC++ 6.0
(1)新增volatile修飾符時,輸出結果(程式程式碼同上):
i 的值還是10,沒有改變!這是為什麼呢?不急,先看下其彙編程式碼:
注意:g++ 彙編程式碼的mov指令 與 VC++ 6.0的mov指令不同(傳送方向相反)。
真相大白:雖然定義const變數的同時加上了volatile修飾符,但VC++ 6.0編譯器還是進行了優化措施,輸出 i 時 從編譯器的符號表中取值,直接輸出。
(2)無 volatile 修飾符時。輸出結果:
i 的值沒有改變,預期中。其彙編程式碼為:
結果與新增volatile時相同。
即在VC++6.0編譯環境下,在const變數定義時新增volatile修飾符,與不新增效果是一樣的。編譯器都採取了優化(甚至把編譯器優化選項關閉還是如此,有點恐怖...)。
4. VS 2010
再看下Microsoft編譯器家族的高階版本:
(1)新增 volatile 修飾符時,輸出結果:
i 的值被成功修改了!
(2)無 volatile 修飾符時,輸出結果:
i 的值沒有被修改。
故:不建議修改const變數的值,即使修改也要熟悉當前使用的編譯器對於該 未定義行為 是如何解釋的。
參考文章: