具有非常量指针和相同地址的const参数的指针的函数调用

我想编写一个函数，该函数输入一个数据数组并使用指针输出另一个数据数组。

我想知道如果两者都指向同一地址会产生什么结果src，dst因为我知道编译器可以针对const进行优化。它是未定义的行为吗？（我同时标记了C和C ++，因为我不确定答案是否可能会有所不同，并且我想了解两者。）

void f(const char *src, char *dst) {
    dst[2] = src[0];
    dst[1] = src[1];
    dst[0] = src[2];
}

int main() {
    char s[] = "123";
    f(s,s);
    printf("%s\n", s);
    return 0;
}

除了上述问题，如果删除const原始代码中的，是否定义明确？

c++ c const undefined-behavior

— 威利
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Answers:

尽管行为的定义是正确的，但编译器可以按照您的意思“优化const” 并不是正确的。

也就是说，编译器不容许假设，仅仅因为一个参数是const T* ptr，内存指向ptr不会通过另一个指针被改变。指针甚至不必相等。这const是一种义务，而不是保证-您（=函数）的一项义务是不要通过该指针进行更改。

为了真正获得保证，您需要使用restrict关键字标记指针。因此，如果您编译这两个函数：

int foo(const int* x, int* y) {
    int result = *x;
    (*y)++;
    return result + *x;
}

int bar(const int* x, int* restrict y) {
    int result = *x;
    (*y)++;
    return result + *x;
}

该foo()函数必须从中读取两次x，而bar()只需要读取一次：

foo:
        mov     eax, DWORD PTR [rdi]
        add     DWORD PTR [rsi], 1
        add     eax, DWORD PTR [rdi]  # second read
        ret
bar:
        mov     eax, DWORD PTR [rdi]
        add     DWORD PTR [rsi], 1
        add     eax, eax              # no second read
        ret

看到这个直播GodBolt。

restrict只是C中的关键字（自C99起）；不幸的是，到目前为止，尚未将其引入C ++（由于可怜的原因，将其引入C ++更为复杂）。但是，许多编译器确实支持它__restrict。

底线：编译器在编译时必须支持您的“神秘”用例f()，并且不会有任何问题。

_{有关的用例，请参阅此帖子restrict。}

— in
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const不是“您（=函数）没有通过该指针进行更改的义务”。C标准允许该函数const通过强制转换删除，然后通过结果修改对象。本质上，const这只是建议性的提示，为程序员提供了便利，可以帮助避免意外修改对象。

— 埃里克·Postpischil

@EricPostpischil：这是您可以摆脱的义务。

— einpoklum

您可以摆脱的义务不是义务。

— Eric Postpischil

@EricPostpischil：1.您在这里劈头发。2.那不是真的。

— einpoklum

这就是为什么memcpy和strcpy使用restrict参数声明的原因，而memmove并非如此-仅有后者允许内存块之间有重叠。

— Barmar

这是明确定义的（使用C ++，再也不确定使用C），带有或不带有const限定符。

要寻找的第一件事是严格的别名规则¹。如果src和dst指向同一对象：

在C中，它们必须是兼容类型；char*并且char const*不兼容。
在C ++中，它们必须是相似的类型；char*和char const*相似。

关于const限定符，您可能会争辩说，由于当dst == src函数有效修改src指向的内容时，src不应将其限定为const。这不是const工作方式。需要考虑两种情况：

当将一个对象定义为时（const如中所述）char const data[42];，（直接或间接地）对其进行修改将导致未定义的行为。
当const定义了对象的引用或指针时（如中所述）char const* pdata = data;，只要未将其定义为const²（请参阅1.），就可以修改基础对象。因此，以下是明确定义的：

int main()
{
    int result = 42;
    int const* presult = &result;
    *const_cast<int*>(presult) = 0;
    return *presult; // 0
}

^1）什么是严格的别名规则？
^2）是const_cast安全的吗？

— YSC
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也许OP意味着可能重新分配作业？

— Igor R.

char*并且char const*不兼容。_Generic((char *) 0, const char *: 1, default: 0))计算为零。

— Eric Postpischil

“ const定义对象的引用或指针时”的措词不正确。您的意思是，定义了const-qualified 类型的引用或指针时，这并不意味着它所指向的对象可能不会被修改（通过各种方式）。（如果指针确实指向一个const对象，则意味着该对象确实是const按定义定义的，因此未定义尝试对其进行修改的行为。）

— Eric Postpischil

@Eric，仅在有关标准或标记的问题时才具体说明language-lawyer。我很珍惜价值，但我也知道它带来了更多的复杂性。在这里，我决定使用简单且易于理解的句子，因为我相信这是OP想要的。如果您认为没有其他问题，请回答。我将是第一个对此提出支持的人。无论如何，谢谢您的评论。

— YSC

这在C语言中定义良好。严格的别名规则不适用于该char类型，也不适用于相同类型的两个指针。

我不确定“优化const” 是什么意思。我的编译器（GCC 8.3.0 x86-64）在两种情况下都生成完全相同的代码。如果将说明restrict符添加到指针，则生成的代码会稍微好一些，但是对于您的情况，这是不可行的，因为指针是相同的。

（C11§6.57）

一个对象只能通过具有以下类型之一的左值表达式访问其存储值：
—与该对象的有效类型兼容的类型，
— 与该对象的有效类型兼容的类型的限定版本，
—类型是与对象的有效类型相对应的有符号或无符号类型，
- 与对象的有效类型的合格版本相对应的有符号或无符号类型的类型，
-包括一个在其成员之间（包括递归地包括一个子集合或所包含的并集的成员）中的上述类型，或
-字符类型。

在这种情况下（没有restrict），您将始终得到121结果。

— SS安妮
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