如何强制不修改引用变量的任何部分
How do I enforce not modifying any part of a referred to variable?
当引用某个东西时,可以添加额外的const
限定符,这样就不能修改引用的变量,如下所示:
int *ptr;
int const * const &rptr = ptr;
//ptr can't be changed and *ptr can't be changed
或者像这样,用一个数组:
int arr[1];
int const (&rarr)[1] = arr;
//arr[0] can't be changed
甚至像这样,用一个指针数组:
int *ptrarr[1];
int * const (&rptrarr)[1] = ptrarr;
//ptrarr[0] cannot be changed, but *ptrarr[0] can be
那么,为什么我不能把这些结合起来做这件事呢?
int *ptrarr[1];
int const * const (&why)[1] = ptrarr; //error
尝试此操作时,Clang 3.5会产生以下错误,GCC 4.8.1会产生类似错误:
错误:对类型
const int *const [1]
的引用无法绑定到类型int *[1]
的左值
用const
保护被引用指针数组的所有部分的正确方法是什么?
注意:这是一个人为的例子,但我希望这能带来有关该语言的知识,以后会有用
这有点令人费解,但我认为这是这些问题的核心。以下是"有问题"的例子:
int *ptrarr[1];
int const * (&rptrarr)[1] = ptrarr; // error (1)
int const * const (&why)[1] = ptrarr; // error (2)
案例(1)
首先,我将讨论Dan Nissenbaum在评论中给出的例子,它是:
int const * (&rptrarr)[1]
这实际上在该标准的4.4/4节中有所介绍,该节描述了当您有多层指针或类型时可接受的cv资格转换。规定的重要要求如下:
如果cv 1,j和cv 2,j不同,则const在每个cv2,k中,用于0<k<j.
这意味着,当你剥离类型的层时,在达到cv转换之前,外层中必须始终存在所有常量(即cv1,j和cv2,j不同)。对于第一层以外的指针转换(由指针转换而非cv转换覆盖),情况也是如此。换句话说,这是可以的:
int* p_a;
int const * p_b = p_a; // OK
因为第一次转换是指针转换(复制地址值),第二次转换是cv转换。虽然这是而不是正确:
int** p_a;
int const ** p_b = p_a; // BAD
因为在这里,第一个转换仍然是指针转换,只有当指针对象类型兼容时(它们之间有一个有效的cv转换),这才是可以的。在这种情况下,它需要将这个非常数指针转换为非常数int,转换为非常量int,这是第4.4/4节引用的规则所禁止的,因为第一层不是常量,而第二层需要cv转换(从非常数int转换为常量int)。
我知道这一切都令人困惑,但想一想,就会明白的。现在,这个规则之所以存在于第4.4/4节中,是因为如果你被允许这样做,那么我可以这样做:
int** pp_a;
int const ** pp_b = pp_a; // let's say, the compiler accepted this..
int const * p_c; // I have some pointer to a const int (that is really const).
pp_b[0] = p_c; // the compiler would have to accept this too!!!
显然,这个例子的最后一行无论如何都是不可接受的,因为它完全违反了cv资格,即,它是一个无声和隐含的const cast,而这些cv转换规则的全部目的是确保这是不可能的。
在这一点上,int const * (&rptrarr)[1] = ptrarr;
不被允许的原因应该很明显,因为第一层是引用,它遵循与指针基本相同的转换规则,第二层是从指针的非常量数组到指针的非const数组的cv转换,最后一层为int
类型添加了常量限定符。这直接违反了我上面引用的规则。
案例(2)
现在,关于主要问题,这个问题还不太清楚,但我认为它一定与同样的论点有关。只是重申一下,这里是有问题的情况:
int const * const (&why)[1] = ptrarr; // error
我描述第一种情况的方式可能有一层是错误的,但我不确定,或者编译器添加了一层太多。正如我所描述的,需要第二个const
,因为在非常数到常量转换之前的任何转换都必须有一个常量类型作为目标,这就是规则。由于这3层转换,情况(1)不起作用。在这里,如果我对转换层应用相同的逻辑,我会得到三个"转换":(1)从左值(ptrarr)到左值引用(为什么);(2) 从指针的非常量数组到指针的常量数组;以及,(3)从非常量int到常量int。
但问题来了。如果"指针数组"cv转换不仅仅是一个单层转换步骤,该怎么办。如果编译器需要将其分为两层,如:(2-a)从非常量数组到非常量数组;以及(2-b)从非常量指针到常量指针。那么,很明显,为什么这会再次与第4.4/4节中的规则相矛盾。在这个假设下,你描述的所有案例和这里处理的2个案例都得到了完美的解释。
现在的问题是,我在标准中找不到一个位置来解释为什么需要拆分此转换。在第3.9.3/2节中,标准非常清楚,cv限定符不适用于数组类型,而是继承到数组的元素类型。换句话说,根据标准,"T的常量数组"answers"T的数组"之间没有区别。因此,这似乎与标准相矛盾。
GCC和Clang可能走了一条捷径,使"数组引用"与"指针"相同(因为它有点像指针),或者他们在转换顺序上搞砸了一点(这不太可能)。无论如何,我在标准中找不到这种行为的明确理由。我希望有人这样做。
另一个可能在这里发挥作用的事情是对齐。正如您可能知道的,数组的元素必须遵守与其相关的对齐规则。如果int *
的对齐规则与int const * const
的对齐规则不相同(因为第一个或第二个const
),则存在明显的不兼容性,因此存在错误。同样,该标准确实指出,如果对齐规则不同,就会出现问题,但我找不到任何迹象表明,与非常量指针类型相比,常量指针类型会有更严格(或不同)的对齐规则,但也并非完全不可能存在这种不兼容(知道C++标准所承载的一些陈旧包袱)。
无论如何,这是我最好的解释。我希望它至少能有所启发。
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