跟我学C++中级篇——const_cast分析

最新推荐文章于 2025-11-18 14:00:24 发布

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一、常量处理

开发者们都明白一个道理，能用const限制的访问操作一般尽量限制一下。这样，就会让代码的安全性和稳定性提高一分。但现实世界往往是树欲静而风不止，不是说开发者想怎么样就怎么样。除了有些为了方便自己修改不使用const外，也无法避免别的开发者乱用或不用const。如果说对于新的代码可能还好控制一些，对于很多遗留的代码就不好办了。没人愿意会去读代码然后去加const。这就有可能产生对常量和非常量间的转换，虽然这种转换是一种风险比较大的行为。
另外还有一种情况，C++作为一种“扩展的C”，与C语言打交道的地方非常多，这也会遇到const的处理问题。另外，在C++的重载中，const也是一种形式，这就可能导致一些根本无法预料的问题，一个不小心，就会浪费开发者大量的时间和精力。特别是使用const_cast后，对象的状态在开发者角度发生了改变，如果不加注意，运行的代码路径可能会出现偏差（从常函数转到了普通函数），一些低级问题就涌现了出来。
还有，如果使用const_cast后，分散的常量指针控制，有可能导致不同开发者在维护相同的变量时，产生不正确的数据行为结果。比如一个开发者当常量使用，而另外一个开发者使用const_cast后进行数据的修改。这就会让前者感到很困惑，甚至很难在短时间内定位相关的错误。
种种的上述问题，都表明对常量的处理是一种风险比较大的行为，开发者在应用时，一定要小心应对，不能随意而为之。

二、const_cast分析

const_cast的本质就是告诉编译器对定义的类型限定符（const），要换一个方式来处理其对应的内存。在保证原始数据一致的情况下，只是告诉编译器这块内存已经可以读写。而且需要保证是同一块内存即内存的地址不应发生改变。
说成直白的话，就是常量限定符在被const_cast处理后，已经可以不再受常量的控制了。从多个维度看，它既是常量（原始定义的位置），又不是常量（转换后地址可以被写）。
const_cast存在的目的主要为了处理以下几种状况：

单向转换只读
即常量不在原始定义处使用，只转到非常量后读操作
处理mutable数据
在特殊情况下，常函数也需要修改数据，那么那些数据可以mutable修饰，以可以被常函数修改
减少数据的内存处理
毕竟直接转过去就可以用，不用再重新创建一个新对象，然后再拷贝过去
增加适当的灵活性
保证在某些场景下，可以较为灵活的处理业务数据，而不必修改相关的接口
兼容老的非常量接口或C接口
在遗留代码或兼容C的接口中，可能存在大量的非const参数应用，而C++中的定义都使用了const，这就需要const_cast

三、应用场景和限制

理解了const_cast的机制，就可以很容易的进行应用，其应用场景主要有：

接口处理，特别是兼容C接口

// 参数是非 const 的
void not_const_func(char* s);

void const_cpp_func(const char* s) {
    not_const_func(const_cast<char*>(s));
}

公用代码，非常函数可以调用常函数

class Demo {
public:
  const int *getDataConst() const { return d_; }

  int *getData() { return const_cast<int *>(getData1()); }

private:
  const int *d_ = new int(33);
};

可预见并可控的常量值转非常量值
比如一些测试的特定场景以及其它一些情况，对后果或行为结果不太有意义的情况下，都可以进行。特别是在转成非常量指针后进行写入操作，这个行为可能导致不可预知的后果。

其实在上述的说明中，存在着一些限定的条件，主要有：

可以把常量指针通过const_cast转成非常量指针，但直接这种转换会产生不可预测的行为结果。所以尽量不要这样做。特别是在接口的参数处理上，最好采用重载的形式重新定义
控制常量指针参数数据的单一性和专有性。不能让一个参数既传入数据也传出数据
必须修改的数据请使用mutable

class Demo {
private:
    mutable int d_;   
    
public:
    int getData() const {
        return ++d_;
    }
};

如果一定要使用const_cast，请严格限定其作用域

四、总结

C++语言之所以被广大的开发者诟病，主要原因就是太灵活，而且关键它对一些灵活而产生的结果并不负责任。也就是常说的“未定义或未知结果”。而这种没有明确定义的结果，就可能让一些开发者产生误会，导致有问题的代码不断的出现而无法及时的进行更正。
学习C++语言，要准确理解库和接口的应用形式，这样才能写出健壮的代码。