字符数组指针拷贝地址异常及绕过类成员const限定符的问询

C++代码示例 #

StringView.hh #

#pragma once
#include <cstring>

class StringView {
public:
  const char* _begin = nullptr;
  const char* _end = nullptr;

  explicit StringView(const char* str) : _begin(str), _end(str + strlen(str)) {}
};

main.cpp #

#include <iostream>
#include "StringView.hh"

int main() {
  char str[] = "cat";
  StringView sv(str);

  std::cout << str << '\n';

  void *pointer = reinterpret_cast<void *>(&sv);
//  *(char *) pointer = 'b'; // 我还想把它设置成整个字符串，但这样不行，如果是std::string就可以，但char*不行，或许char**可以？
//  std::cout << str << '\n';

  std::cout << "Pointer to StringView: " << pointer << "\n";
  std::cout << "String: " << (void *)str << "\n";
  std::cout << "String from StringView _begin: " << (void *)sv._begin << "\n";

  return 0;
}

未注释代码时的运行结果 #

cat
Pointer to StringView: 0xe25bffde0
String: 0xe25bffdf4
String from StringView _begin: 0xe25bffdf4

此时str和StringView::_begin指向同一地址，但取消注释*(char *) pointer = 'b';后，运行结果变为：

cat
cat
Pointer to StringView: 0x81491ffc50
String: 0x81491ffc64
String from StringView _begin: 0x81491ffc62

三者地址均发生变化，请问该现象的原因是什么？是否存在不使用const_cast即可绕过const限定的方法？

C语言代码示例 #

#include <stdio.h>
#include <string.h>

struct StringView {
  const char* _begin;
  const char* _end;
};

struct StringView create(const char *str) {
  struct StringView a = {str, str + strlen(str)};
  return a;
}

int main() {
  char str[] = "cat";
  struct StringView sv = create(str);

  printf("%s\n", str);

  void *pointer = (void *) &sv;
  *(char *) pointer = 'b';
  printf("%s\n", str);

  printf("Pointer to StringView: %p\n", pointer);
  printf("String: %p\n", (void *)str);
  printf("String from StringView _begin: %p\n", (void *)sv._begin);

  return 0;
}

注：我知道非对象内的const字符串存储在只读内存中，因此未将str声明为const char[]，但仍出现内存地址变化的情况；且未使用std::string，因其重载赋值运算符会破坏const限定性。

问题解答 #

1. 地址异常的原因 #

你执行的*(char *) pointer = 'b';是直接修改了StringView对象本身的内存字节，而非修改_begin指向的字符串内容：

• 64位系统中，StringView的两个const char*成员各占8字节，对象总大小为16字节。
• pointer指向sv的起始地址，*(char*)pointer = 'b'修改的是_begin指针的第一个字节。原本_begin存储的是str的地址，修改后指针值被破坏，变成了错误地址，因此sv._begin的输出地址和原str地址不一致。
• 至于StringView自身地址变化，是程序每次运行时栈内存布局的正常波动，和修改操作无直接关联，核心问题是_begin指针被篡改。

2. 不使用const_cast绕过const限定的方法 #

仅当const char*指向的是非const内存（比如你的_begin指向char[]类型的str）时，以下操作是合法的：

• C++方式：将指针转换为char**，间接修改目标字符串：

  char** begin_ptr = reinterpret_cast<char**>(&sv._begin);
  **begin_ptr = 'b'; // 修改str的第一个字符
  

  或者直接转换指针后修改：

  char* mutable_str = reinterpret_cast<char*>(sv._begin);
  mutable_str[0] = 'b';
  

• C语言方式：类似地转换指针类型修改：

  char** begin_ptr = (char**)&sv._begin;
  **begin_ptr = 'b';
  

注意：如果const char*指向的是真正的const字符串（比如const char* str = "cat"），修改其指向的内存属于未定义行为，可能导致程序崩溃或异常。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ashamedgap