带const引用参数的函数能否修改非const底层对象？是否触发未定义行为？

核心结论 #

func可以通过const_cast修改a，且不会触发未定义行为，修改后std::cout会输出不等于5的结果。

具体解释 #

1. C++标准的规则边界
   只有当你试图修改本身就是const类型的对象时，使用const_cast去掉const属性才会导致未定义行为。如果原始对象是非const的（比如例子里的a），哪怕它是通过const int&的形式传递到函数中，用const_cast<int&>(arg)将其转换为非const引用后修改底层对象，完全符合标准要求，是合法操作。

2. 对应代码的行为
   main中的a是普通非const int，传递给func的const int& arg只是对a的只读引用。在func内部执行如下代码是合法的：

void func(const int& arg) {
    int& mutable_arg = const_cast<int&>(arg);
    mutable_arg = 10; // 修改的是原始的非const对象a，合法
}

此时main中std::cout << a会输出10。

3. 对编译器优化的影响
   确实如你所说，当func的定义在另一个编译单元时，编译器仅通过void func(const int& arg)的声明无法确定func是否会修改a——因为标准允许这种合法的const_cast操作。因此编译器不能假设a的值在调用func后保持不变，必须重新从内存中读取a的最新值，这会限制一些寄存器缓存类的优化。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Franz Ferdinand