可變成員是否對非可變成員禁用const優化？

Question

據我所知，在C ++中，具有相同訪問控制的類/成員以聲明順序存儲在內存中。 下一個示例m和c應該一個接一個地存儲：

#include <cstdlib>
#include <iostream>

struct X
{
    mutable int m;
    int         c;
};

const X cx = {0, 1};

int main()
{   
    X& x = const_cast<X&>(cx);

    x.m = rand();
    x.c = rand();

    std::cout<<x.m<<" "<<x.c;
}

在此示例中，程序運行並打印2個隨機數。 如果我刪除mutable它會崩潰，因為cx存儲在只讀保護的內存中。

這讓我想知道 - 一個mutable成員是否禁用整個struct const優化（以某種方式使所有成員都可mutable ）？

是否可以將struct的一部分存儲在只讀存儲器中，而將其他部分存儲在非只讀存儲器中並遵守C ++標准存儲器布局？

這是在Windows 7上使用Visual Studio 2010和在Ubuntu上使用GCC 4.7.2測試的。

Answer 1

該標准涉及許多地方的mutable成員。 我在下面引用標准的三個部分，解釋說你只能修改const對象的mutable成員。 否則它是未定義的行為 。

3.9.3 CV限定符[basic.type.qualifier]

const對象是const T類型的對象或這種對象的非可變子對象。

[...]

7.1.1存儲類說明符[dcl.stc]

類數據成員上的mutable說明符使應用於包含類對象的const說明符無效，並允許修改mutable類成員，即使該對象的其余部分是const 。

[...]

7.1.6.1 cv限定符[dcl.type.cv]

除了可以修改聲明為mutable （7.1.1）的任何類成員之外，任何在其生命周期內修改const對象的嘗試（3.8）都會導致未定義的行為 。

---

是否可以將struct的一部分存儲在只讀存儲器中，而將其他部分存儲在非只讀存儲器中並遵守C ++標准存儲器布局？

不，不可能將struct （或class ）的一部分存儲在與對象的其余部分不同的存儲區域中。

Answer 2

解釋為什么編譯器在存儲struct位置時必須“全有或全無”：在大多數處理器中，內存頁面是4KB（少數有8KB頁面）。 這是“只讀”與“讀/寫”內存塊的粒度。 所以你不能在只讀存儲器中有一個4字節的整數，然后讀寫存儲器中的下一個4字節整數（除非它們正好跨越4KB的存儲器邊界 - 但這肯定會造成非常浪費的使用內存，如果你有一個3000的數組，占用12MB）。

請注意，這不是“優化”。 只讀存儲器並不比讀寫存儲器快。 它可以防止用戶對const感到愚蠢，並且寫入他們不應該寫入的數據。

此外，如果您向結構添加“做某事”的構造struct ，它很可能將結構存儲在讀寫內存中，因為編譯器生成代碼以在運行時打開和關閉只讀是非常棘手的。

Answer 3

關鍵字“const”更像程序員團隊的標簽，如“private”和“public”，而不是編譯器指令或編譯器提示。 編譯器可以使用它進行優化，但不需要。 編譯器只需控制濫用並阻止它。 所以你看到的行為完全沒問題。 不，不可能一個結構實例或類實例的部分存在於不同的內存區域（不計入映射）。 因為該決定會影響結構的使用，並且程序員必須允許。