c - 当 super 结构引用非常量时如何使用 const C 结构？

Question

考虑以下示例:

typedef struct Collection
{
    ...
} Collection;

typedef struct Iterator
{
    Collection* collection;
} Iterator;

Iterator 提供集合修改函数，因此它持有非常量集合的地址。但是，它还提供非修改函数，这些函数与 const 集合一起使用是完全合法的。

void InitIterator(Iterator* iter, Collection* coll)
{
    iter->collection = coll;
}

void SomeFunction(const Collection* coll)
{
    // we want to use just non-modifying functions here, as the Collection is const
    Iterator iter;
    InitIterator(&iter, coll); // warning, call removes const qualifier
}

我正在寻找 C 的解决方案。我确实看到了一些选项:

1. 在 Init 中，将 Collection 转换为非常量。这可能不是未定义的行为，因为对象最终不应该被修改。但这是令人毛骨悚然的，因为有一个 const 对象，这样做是自找麻烦。迭代器将成为一种广泛使用的通用机制来处理集合。在修改常量集合时没有编译器警告真的很糟糕。

2. 两种迭代器类型，一种是具有 const Collection* 成员的只读版本。这使使用变得复杂，可能需要重复某些功能，可能由于翻译步骤而降低效率。我真的不想让 API 复杂化，并且有两个不同的结构和两组函数。

3. Iterator 有两个指针，Init 有两个 Collection 指针。

typedef struct Iterator
{
    const Collection* collectionReadable; // use this when reading
    Collection* collectionWritable;       // use this when writing
} Iterator;

当拥有一个 const 集合时，非 const 参数必须变为 NULL，最终尝试修改该集合会崩溃(尝试取消引用 NULL 指针)，这很好(安全)。我们有额外的存储成本。这很尴尬，取同一个集合的两个指针。

我也有点担心编译器在同一上下文中看到两个指针，这意味着如果通过可写指针修改集合，编译器必须意识到只读指针可能指向同一个对象并且尽管有 const 限定符，它仍需要重新加载。这样安全吗？

您会选择哪一个，为什么？您知道解决此问题的更好方法吗？

Answer 1

是的，有两个指向同一个对象的指针是安全的，一个是常量，另一个是非常量。 const 仅表示不能通过该特定指针修改对象，但如果存在此类指针，则可以通过其他指针对其进行修改。然而，虽然它是安全的，但这并不一定意味着你应该选择拥有两个指针的解决方案。

有关完美运行的代码示例，请参阅:

int x = 5;
const int *p = &x;
printf("%d\n", *p);
x = 7;
printf("%d\n", *p);

现在 *p 改变了，即使 p 是一个 const 指针。

您的目标是避免代码重复，因此您只需将 const 指针转换为非常量指针。只要您不修改对象，它就是安全的。 C 标准库中有很多类似的例子。例如，strchr() 将一个 const char 指针放入字符串中，然后返回一个 char 指针，以防万一字符串不是 const 并且您想通过返回值修改它。我会选择 C ​​标准库中采用的解决方案，即类型转换。

您基本上已经注意到 C 中的 const 限定符并不完美。当您遇到这样的问题时，有很多用例，最简单的方法通常是接受它并不完美并进行类型转换。