c++ - 通过引用传递指向 const 对象的指针

Question

我一直致力于一个使用大量双指针的项目，我发现我遇到了一些错误。在花了一些时间深入研究之后，我意识到问题是当您通过指向 const 对象的指针的引用传递一个非常量对象时，它最终通过拷贝而不是引用传递。我不明白为什么会这样，因为引用只是一个别名，如果您尝试更改该范围内的对象的某些内容，const 部分应该只会导致错误。为了进一步混淆这种情况，当传递一个 const 对象的双指针或者当它只是对一个 const 对象的引用时，这不会发生。任何人都可以解释为什么会发生这种情况以及这个特殊案例与我包括的其他案例有何不同？

#include <iostream>

void PassByConstPtrRef(int const *const &num_ptr_ref)
{
    std::cout << &num_ptr_ref << std::endl;
}

void PassByPtrRef(int *const &num_ptr_ref)
{
    std::cout << &num_ptr_ref << std::endl;
}

void PassByPtrPtr(int const *const *const num_ptr_ref)
{
    std::cout << num_ptr_ref << std::endl;
}

void PassByConstRef(int const &num)
{
    std::cout << &num << std::endl;
}

int main()
{
    int *num_ptr = new int{ 10 };
    int *const *num_ptr_ptr = &num_ptr;
    int *const &num_ptr_ref = *num_ptr_ptr;

    std::cout << num_ptr_ptr << " : " << &num_ptr_ref << std::endl; // is equal

    std::cout << num_ptr_ptr << " : ";
    PassByConstPtrRef(num_ptr_ref); // is not equal

    std::cout << num_ptr_ptr << " : ";
    PassByPtrRef(num_ptr_ref); // is equal

    std::cout << num_ptr_ptr << " : ";
    PassByPtrPtr(&num_ptr_ref); // is equal

    int foo = 4;
    int &bar = foo;

    std::cout << &foo << " : ";
    PassByConstRef(bar); // is equal
}

输出:

0x7ffeeb6d59c8 : 0x7ffeeb6d59c8

0x7ffeeb6d59c8 : 0x7ffeeb6d59b0

0x7ffeeb6d59c8 : 0x7ffeeb6d59c8

0x7ffeeb6d59c8 : 0x7ffeeb6d59c8

0x7ffeeb6d59ac : 0x7ffeeb6d59ac

Answer 1

这是一个令人困惑的问题。该症状的直接原因是为了将 num_ptr_ref 传递给 PassByConstPtrRef()，创建了一个临时文件。绑定(bind)到此临时参数的参数因此具有不同的地址。虽然这种现象在处理对象时是一种(某种程度上)已知的危险，但当唯一的区别是更严格的 cv 限定(“cv”是“const-volatile”的缩写)时，它出现在指针上似乎很奇怪。毕竟，数据是一样的；不同之处在于可以用数据做什么。

更深层次的原因是 C++17 标准中使用的措辞。相关部分 ([dcl.init.ref]) 使用短语“相同类型”，int const * 与 int * 不是同一类型。在一个类型的顶层允许不同的 cv 资格，但在更深的层次上没有。结果，该标准实际上需要在您的案例中创建一个临时文件。 (过去时是故意的。)

幸运的是，这种情况被认为是不受欢迎的，如 defect report 2352 中所述.提议的决议是将“相同类型”更改为“相似”，这确实说明了指向类型的 cv 限定。还有其他措辞变化。在我阅读它时，其他更改要么是切换到“相似”的结果，要么是整理措辞以减少 future 出现缺陷的可能性。也许其他变化比我意识到的更重要，但重要的一点是有了这些变化，您的情况不再需要临时。

该缺陷的解决方案已纳入 GCC 10 和 clang 10，但未纳入早期版本。 (我不知道 MSVC 的哪个版本(如果有的话)具有此增强功能。)较旧的编译器会给出您的结果(不同的地址)，而较新的编译器不会。考虑这是升级的理由吗？ :)

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作为引用，这里是缺陷报告中给出的例子。它使用返回值而不是参数，但原理是相同的。有一个指向 int 的指针和一个指向 const int 的 (const) 指针的引用，并且引用不能直接绑定(bind)到指针。

In an example like

int *ptr;
const int *const &f() {
  return ptr;
}

What is returned is a reference to a temporary instead of binding directly to ptr.