const正確性與const對象和成員指針，構造函數漏洞

Question

class Test 
{ 
public: 
    Test() : i(0), ptr(&i) {} 
    int i; 
    int *ptr; 
    void change_const (int x) const { *ptr=x; } 
}; 

int main() 
{ 
    const Test obj; 
    obj.ptr = &obj.i; // error 
    obj.change_const(99); 
    return 0; 
} 

雖然objptr是int *const類型，構造可以使他指向const int類型的i。明確的嘗試做到這一點當然失敗了。爲什麼構造函數提供有關const正確性的漏洞？其他非直接明顯的漏洞如

int *ptr; 
const int **c_ptr = &ptr; // error 
const int c = 10; 
*c_ptr = &c; 
*ptr = 20; // because here change of c possible 

也被認爲可以防止。

Answer 1

很明顯，構造函數（或者至少初始化列表，如果不是ctor的主體）需要能夠寫入一個值到i。

碰巧，C++實現這個的方式是在構造函數（和析構函數）中使this成爲指向非const的指針。基本上，const-obj直到構造函數完成執行纔開始。這就是存在漏洞的原因，因爲如何構建const限定對象的技術問題是一個簡單但不完美的解決方案。

也許它原則上可以做不同的事情。我想你需要一個單獨的const版本的構造函數，其中編譯器應用不同的規則（就像正常的成員函數可以是const一樣），將數據成員當作const，因此（1）允許它們被初始化但未被分配， （2）禁止從&i開始ptr的初始化，因爲後者的類型爲int const*。 C++不會這樣做，因此它有這個漏洞，你已經開始了。如果確實如此，人們在某些情況下編寫構造函數會遇到更多困難，所以這是一個設計權衡。

請注意，在其自己的構造函數或析構函數中，類似地，volatile限定的對象不是volatile。

Answer 2

const是一個語言級別的概念。也就是說，當您編譯代碼並將其作爲機器代碼執行時，所有數據都會被視爲數據或多或少。請注意，我會說「或多或少」，因爲我們忽略了這樣一個事實：理論上，const數據可能存儲在只讀頁面中，並在寫入時觸發頁面錯誤;但由於頁面大小的粒度不同，這種情況並不常見。因此，發生了以下情況：

您的構造函數將ptr的值初始化爲指向i的地址。由於您的obj對象是const，因此無法直接修改i的值，此外，您無法更改ptr指向的位置。但是，您可以訪問和操縱ptr指向的內存（在這種情況下，值爲i）。

因此，由於編譯器不檢查/知道/關心ptr指向i，因此它沒有發現違反const的情況。相反，它只是看到你修改ptr指向的數據。

Answer 3

史蒂夫·傑索普回答了這個問題，但對於它的價值，這裏是從標準（重點煤礦）的報價：

12.1/4構造函數不得虛擬（10.3）或靜態（9.4） 。可以爲const，volatile或const volatile對象調用構造函數。構造函數不應被聲明爲const，volatile或const volatile（9.3.2）。 const和volatile語義（7.1.6.1）不適用於正在構建的對象。它們在最大派生對象（1.8）的構造函數結束時生效。構造函數不應使用ref-qualifier進行聲明。

因此*this從構造函數的角度來看不是一個常量對象，即使創建了一個常量對象。這可能有不同的設計，但是然後常量對象的構造函數比非常量對象的構造函數更不靈活;例如，他們總是必須初始化初始化器列表中的所有成員;他們不能在構造函數的主體中使用循環等來爲複雜成員設置值。