当另一个指向 const 的指针观察到数据时，通过指针更改数据是否安全？

Question

它是安全的代码，还是编译器可以通过

p

优化访问，使得

*p

会导致

42

？

#include <stdio.h>

int i = 42;
int *d = &i;

void test(int const *p) 
{
    *d = 43;
    printf("%d, %p\n", *p, (void *) p);
    printf("%d, %p\n", *d, (void *) d);
}

int main() {
    test(d);
    return 0;
}

我发现

*p

通常是用

43

打印的，但我想知道这里是否有任何陷阱，所以在某些情况下打印

*p

可能会产生

42

。

Answer 1

它是安全的代码吗？还是编译器可以通过 p 优化访问，使得 *p 的结果为 42？

安全。

如果这里有任何陷阱，那么在某些情况下打印 *p 可能会产生 42。

没有。

编译器如果应用此类优化，则必须意识到您正在修改可能通过另一个指针别名的全局变量，并且必须在每次访问时重新计算结果。

const

指针仅意味着您不能使用that指针修改内存。您可以考虑研究 C 编程语言中的

restrict

关键字和别名。

Answer 2

这里的一个关键误解可能是如何将参数传递给 C 中的函数。它们是按值传递的。

当

d

传递给

test

时，指针的值（内存地址）被复制到指向 const 的指针

p

中。两者都包含相同的内存地址，但只有

p

的目标受到

const

的约束。

如果您尝试通过修改

*p

来更新该地址处的数据，则会遇到错误，但

d

没有类似的约束，因此

*d

可以用于更新该内存地址处的数据。

两个指针仍然指向相同的数据，因此打印

p

指向的 int 显示

43

。

Answer 3

@Chris 已经解释了为什么

*p

必然会产生

43

。但这里还有更多要补充的：

这个密码安全吗？

您的特定程序是安全的，但它演示的那种编程通常不是很安全。

这些问题之一是通过指针使用别名有点容易出错：您更有可能忘记考虑对同一数据的多种访问。这并不是说您应该完全避免它，而是应该努力将其最小化。

另一个是使用全局变量：这并不是一个坏主意，但是 - 程序的可测试性、可读性、可理解性、可预测性通常可以通过避免它们来提高。请参阅此 StackOverflow 问题中的讨论：

为什么全局变量在单线程、非操作系统、嵌入式应用程序中不好

现在，在您的具体情况下：如果您已经将指针传递给

i

- 为什么要使

d

全局化？为什么首先要让

i

全球化？

例如，您可以写：

void test(int const *p)
{
    // can only use p or *p here - not d nor i
}

int main() {
    int i = 42;
    int *d = &i;
    test(d);
    return 0;
}

没有全局变量，并且

i

的生命周期为

d

是程序的整个持续时间。您只需更严格地控制谁有权访问什么。

还有一些挑剔：

• 为变量选择有意义的名称很重要。
• 当一个人看到

  d

  和

  p

  作为变量名时，他们可能会凭直觉认为

  p

  是一个指针，但他们很可能认为

  d

  不是。当然他们可以去阅读变量声明，但有时距离很远，读者不会这样做。