c++ - 一类的物理常数

Question

我正在学习Bjarne Stroustrup的“C++编程语言”，他谈论了类的逻辑和物理常数。

逻辑常数的示例如下所示:

class A {
    int m;
    void func() const { m++; } //forbidden
}

可以通过强制转换来绕开它，例如:

class A {
    int m;
    void func() const { (A*) this)->m++; } //allowed
}

用他的话说，逻辑常数是

"an object that appears constant to its users."

而物理常数是

"stored in read-only memory"

作为说明，他说

physical constness may be enforced by placement of an object in read-only memory only for classes without constructors

我不太明白这句话。有人可以提供有关如何强制物理常量的解释，如果类具有构造函数，为什么它不起作用？

Answer 1

您已经收到了几个答案，但是我相信其中大多数(如果不是全部)都错了。

为了更好地理解C++中的const情况(并涉及其他答案中提到的概念)，我们考虑的不是C++程序中可能遇到的两种，而是三种可能的constness级别。

硬件/操作系统级别的物理常数

语言级别的物理常数

逻辑常数(当然，也是语言级别)

硬件/操作系统级别的物理常数是其他答案似乎正在描述的物理常数。当对象被放置在防止写操作的内存中时，它就会发生:只读(RO)内存。可以通过硬件提供的方法或操作系统提供的方法，或通过这两种方法来实现保护。但是，C++语言本身并未将这种常量性划分为独特的类别。 C++语言本身不涉及此类低级事务。当物理常量性的概念出现在C++上下文中时，通常指的是下一类常量性。

语言级别的物理常数。仅当您将对象声明为 const时，才会发生这种常数。从C++语言的角度来看，以下对象是物理常数

const double d = 5;
const int i = 42;
const std::string str = "Hello World!";
const MyClass c;

请注意，这些对象是否真的放在RO内存中并不重要。该语言说，任何修改这些对象的尝试都会导致未定义行为(UB)，无论内存是否为RO。另请注意，如果您尝试修改这些对象，则该UB的表现不仅限于程序崩溃(如果它们确实在RO内存中)。例如，编译器可以自由地假设这些对象永不更改，并且可以在该假设下优化代码，从而在似乎不必要的情况下消除对这些对象的访问。因此，即使这些对象占用的内存是可写的，即使您设法以某种方式“成功”修改了它们，您的代码仍可能会表现得好像从未进行过修改。 UB是UB。什么都可能发生。

从语言的角度来看，这种常数当然旨在包括第一种。

最后，到 逻辑常数。 C++中的逻辑常数是所谓的对象访问路径的常数。访问路径是允许您间接访问现有对象的引用或指针。考虑这个声明

const MyClass* pc;

这是 const MyClass类型的指针。但是请注意:这实际上并不意味着该指针指向的实际对象是一个常数。它只是让您“将其视为”常量。该对象可以很容易地是一个常数

const MyClass c;
pc = &c;

或可能是非恒定的

MyClass nc;
pc = &nc;

换句话说，只有该指针 p，您就有到 MyClass类型的某个对象的恒定accss路径。您不知道并且(通常)不需要知道该对象是否真的是一个常数。由于提供给您的访问路径是常量，因此您必须将该对象视为常量。当然，如果您以某种方式知道该访问路径另一端的对象不是常量，则可以合法地丢弃该访问路径的常数。

MyClass* p = const_cast<MyClass*>(pc);

并在对象上执行修改操作(当然，在一般情况下，这不是一种好的编程习惯，但是有其有效的用法)。如果路径另一端的对象毕竟是常量，则由于上述原因，该行为将是不确定的。

请注意，原始帖子中的示例正是在讨论这一点。当您将 A类的方法声明为 const时，它仅意味着传递给该方法的隐式 this参数将具有 const A*类型，即它将为 A对象提供恒定的访问路径。这就是我上面描述的逻辑常数。再次注意，如果将该对象声明为 const A a;，则它是语言级别的物理常数，并且如示例中所示对其进行修改是非法的，无论该对象是否驻留在RO内存中。

现在，为了提供上述说明的最后一个例子，请考虑以下声明

const MyClass* const* const* const p = /* whatever */;

该声明中包含4个 const限定词。这些预选赛中的一个在质量上与其他预选赛有很大不同。它是最右边的一个。最右边的 const声明对象 p的物理常数(指针本身的常数)，而其余 const限定符声明它们将指向的对象的逻辑常数(访问路径的常数)。

再一次，我相信在他的书Stroustrup中，他要谈论的是第二性和第三性概念的区别，而不是第一性，因为C++语言实际上并没有将第一性与第二性区分开。注意，该示例说“允许”通过放弃常量来进行修改，而语言规范明确指出，用这种方法修改第二种常量立即是非法的。