引用运算符“&”的结果是什么？关于 const 变量？

Question

有人问我如何更改 const 变量的值。

我的明显答案是“指针！”但我尝试了下一段代码，我很困惑......

int main()
{
    const int x = 5;
    int *ptr = (int *)(&x); // "Cast away" the const-ness..
    cout << "Value at " << ptr << ":"<< (*ptr) <<endl;
    *ptr = 6;
    cout << "Now the value of "<< ptr << " is: " << (*ptr) <<endl;
    cout << "But the value of x is still " << x <<endl;
    return 0;
}

输出是：

Value at <some address> :5
Now the value of <same address> is: 6
But the value of x is still 5

现在，我不确定 '&x' 返回的确切内容，但它绝对不是 x 的实际地址，因为x 的值没有改变！

但另一方面，ptr did 在开始时包含 x 的值！ 那么，它到底是什么？

编辑用VS2010编译

Answer 1

您的程序调用未定义的行为（通过指针写入 const 变量是未定义的行为），因此任何事情都可能发生。话虽如此，这里最可能的解释是为什么您会在特定实现中看到这种行为：

当您执行 &x 时，您确实会获得 x 的地址。当您执行*ptr = 6时，您确实将6写入x的内存位置。但是，当您执行 cout << 时x，您实际上并没有从 x 的内存位置读取数据，因为您的编译器通过在此处将 x 替换为 5 来优化代码。由于x 是const，因此编译器可以这样做，因为不存在合法的C++ 程序，这样做会改变程序的行为。

Answer 2

编译器将x缓存在寄存器中，因此内存中的值发生了变化，但最后的打印输出仍然是相同的。查看生成的程序集（使用 -s 进行编译）。

Answer 3

首先，这种行为是未定义的。也就是说，可能会发生以下情况：

当您执行此操作时：

int *ptr = (int *)(&x);

5 存储在某处的某个地址。这就是指针似乎工作正常的原因。 （尽管抛弃 const 仍然是未定义的行为）

但是，由于编译器优化，x = 5 只是作为最终打印语句中的文字内联。编译器认为它是安全的，因为 x 被声明为 const。

cout << "But the value of x is still " << x <<endl;

这就是为什么你打印出原始值 5。

Answer 4

也许您遇到了代码优化的副作用，请尝试通过禁用所有优化来运行相同的代码，或者检查 asm 生成的代码。我猜编译器正在重用函数中某个注册表中的值，因为他押注于 const，所以即使您实际上正在更改该值，更改后的值也不会正确传播。正如基思在评论中注意到的那样，原因是你正在玩一种未定义的行为。

Answer 5

&x 返回的是一个指向 const int 的指针（即 int const*）。现在，指针实际上被实现为保存地址，但指针不是地址，您的示例很好地说明了原因：即使在运行时不存在，指针的类型仍然起着重要作用。

在您的情况下，您正在抛弃 const，从而对编译器撒谎“此指针指向非 const int”。然而，编译器从声明中知道 x 的值不能改变（它被声明为 const），并自由地使用这个事实（并且标准允许这样做：您尝试通过指针更改它）转换为非 const int 是未定义的行为，因此允许编译器执行任何操作）。