是否可以更改 C 中的 const 結構成員？

Question

我必須在 C 中更改 const struct 實例的 const 成員。

我已經知道可以按如下方式更改 const 基本類型：

const int a = 2;
*(int*)&a = 3;

我還可以更改結構實例的 const 成員，如下所示：

typedef struct ST {
  const int a;
  const int b;
}ST;
ST st = {.a = 1,.b =2};

int main() {
    *(int *)(&((*(ST*)(&st)).a)) = 5; //works fine , no problem
}

但是，如果實例是常量，我嘗試更改結構實例的 const 成員沒有成功：

typedef struct ST {
  const int a;
  const int b;
}ST;

const ST st = {.a = 2,.b=3}; //const instance

int main() {
    *(int *)(&((*(ST*)(&st)).a)) = 5; //does not work(Seg fault)!!
}

那么，在最后一種情況下是否可以更改“a”成員值？ 如果不是，為什么？

Answer 1

我已經知道可以按如下方式更改 const 基本類型：

 const int a = 2; *(int*)&a = 3;

您的編譯器允許您這樣做的事實並不使其合法。 此代碼調用未定義的行為，因此如果您在不同的平台上運行相同的程序或使用不同的編譯器，它可能會失敗或崩潰。

 *(int *)(&((*(ST*)(&st)).a)) = 5; //works fine , no problem

這段代碼有同樣的問題：它調用了未定義的行為。

您嘗試的最后一段代碼也有（您猜對了！）未定義的行為。 然而，這一次，程序崩潰而不是運行完成。

Answer 2

C 編譯器通常將常量放在只讀內存段中，通常稱為 .TEXT 或 .CODE。 該段（內存塊）受到操作系統寫入保護，或者對於小型嵌入式 CPU 和 SoC 常量通常與代碼一起放置在 ROM/或閃存中。 不建議您嘗試執行此操作，因為它會影響使用常量的所有模塊。

如果您對內存分段感興趣並了解編譯器和鏈接器如何管理內存，請嘗試更改鏈接選項以生成映射文件。

[編輯] 但實際上，您可以輕松更改 const 結構中的 const 成員，前提是該常量位於可寫數據段中。 你可以試試這個：

int someFunc()
{
    const ST CONST_ONSTACK = { .a = 10, .b = 20 }; // the constant is on the stack...
    *(int*)&(CONST_ONSTACK.a) = 3}
    return CONST_ONSTACK.a;
}

如果您的編譯器很好，您應該收到警告。

Answer 3

這是另一種方法，您可以如何使調用方的結構只讀，並使其保持讀/寫以供內部使用：

例如，這是一個虛構的 HTTP 解析器：

typedef const struct ___http_message {
    struct {
        char* name;
        char* value;
    } *headers;
    char* body;
} http_message_t;

http_message_t* http_parse(char const* data) {
    struct ___http_message* msg = calloc(1, sizeof(struct ___http_message));
    msg->headers = calloc(3, sizeof(*msg->headers));
    msg->headers[0].name = strdup("Content-Type");
    msg->headers[0].value = strdup("application/json");
    msg->headers[1].name = strdup("Content-Length");
    msg->headers[1].value = strdup("20");
    msg->body = strdup("{ \"hello\": \"world\" }");
    return msg;
}

void http_free(http_message_t* message) {
    struct ___http_message* msg = (struct ___http_message*)message;
    free(msg->headers[0].name);
    free(msg->headers[0].value);
    free(msg->headers[1].name);
    free(msg->headers[1].value);
    free(msg->headers);
    free(msg->body);
    free(msg);
}

int main(int argc, char const *argv[]) {
    http_message_t* msg = http_parse("...");
    printf("%s: %s\n", msg->headers[0].name, msg->headers[0].value);
    printf("%s: %s\n", msg->headers[1].name, msg->headers[1].value);
    printf("%s\n", msg->body);

    msg->body = "123"; // cannot assign to variable 'msg' with const-qualified type 'http_message_t *' (aka 'const struct http_message_tag *')
}

// output
Content-Type: application/json
Content-Length: 20
{ "hello": "world" }

您的http_message_t*對於調用者來說始終是只讀的，因此處理起來更安全。

這種做法是合法的，而且不臭！