C++：const_cast的简单理解

前言：const_cast是我比较头疼的一个知识点，最近查阅了很多资料，也翻看了很多他人的博客，故在此将自己目前学习到的有关const_cast知识做一个简单的总结

一、什么是const_cast

简单来说，const_cast是C++提供的四种显示类型转换的方式之一，其主要作用是移除变量的const限定符从而改变表达式的常量属性。

语法：const_cast<type_id>(expression);

特别注意：

(1) const_cast只能改变运算对象的底层const，也就是说：

　　•常量指针转化为非常量的指针，并且仍然指向原来的对象

　　•常量引用转化为非常量的引用，并且仍然指向原来的对象

1 const int value=12;
2 int new_value=const_cast<int>(value); //错误：const_cast只能改变运算对象的底层const，而对顶层const无能为力（编译信息：[Error] invalid use of const_cast with type 'int', which is not a pointer, reference, nor a pointer-to-data-member type）
3
4 const int* value_ptr=&value;
5 int *ptr=const_cast<int*>(value_ptr);//正确：将常量指针转化为非常量指针，并仍然指向原来的对象
6
7 const int& value_re=value;
8 int& re=const_cast<int&>(value_re);//正确：将常量引用转化为非常量引用，并仍然指向原来的对象

(2) 不能用const_cast改变表达式的类型

1 const char* cp;
2 const_cast<string>(cp); //错误：const_cast不能改变表达式类型，只能改变常量属性

(3)使用const_cast把一个原本const的变量转换为非const是一个非定义行为（未定义行为指的是这个语句在标准C++中没有的规定，由编译器来决定如何处理）

1 const int value=21;
2 const int* value_ptr=&value;
3 int* ptr=const_cast<int*>(value); //通过ptr写值是未定义行为
4 *ptr=3;

由上面这个例子可以看出，在C++中对于添加const关键字的变量，其就是常量，不必担心其他机制（如const_cast）会改变其值。而对于未定义行为，应当尽量避免出现这样的语句

二、什么时候使用const_cast

在C++中，用指向非常量的指针来指向常量对象是非法的

const int value=21；
int* ptr=&value;//错误： invalid conversion from 'const int*' to 'int*'

同样，用对非常量的引用绑定常量对象是非法的

1 const int value=3;
2 int &new_value=value; //错误：invalid initialization of reference of type 'int&' from expression of type 'const int'

但另一方面，在C++编程过程中可能会出现某些变量原本不是const对象，但由于某些特殊的原因，在编程者不经意的情况下将其转换为了const对象，从而引发以上的错误，此时就需要cosnt_cast来消除const的影响

例如：

1.一个函数的参数不是const对象，并且编程者事先已经知道在这个函数中不会对参数进行修改，但需要传递的实参却是已经定义好的const对象。为了成功调用这个函数，就需要利用到const_cast在实参传递前对其进行处理，从而使函数能够成功接收这个实参

1 #include<iostream>
2 using namespace std;
3 void Function(int *val){
4     cout<<*val<<endl;
5 }
6 int main(){
7     const int value=21;
8     Function(const_cast<int*>(&value));
9     return 0;
10 }

2.如果我们定义了一个非const的变量，却使用了一个指向const对象的指针来指向它，而在程序的某处希望改变这个变量时发现只有指针可用，此时就可以const_cast进行处理

1 #include<iostream>
2 using namespace std;
3 int main(){
4     int value=26;
5     const int* const_ptr=&value;
6     int* ptr=const_cast<int*>(const_ptr);
7     *ptr=3;
8     cout<<"value:"<<value<<endl;
9     cout<<"*const_ptr:"<<*const_ptr<<endl;
10     cout<<"ptr:" <<*ptr<<endl;
11     return 0;
12 }