C語言 const 與指針：為何 const 變數仍可被修改？

現象

const int n = 10;
int *p = (int *)&n;
*p = 20;
printf("%d\n", n); // 輸出 20 (GCC/Clang -O0)，或 10 (優化後)

核心解析

1. const int n：告訴編譯器「我不會直接修改 n」，編譯器可將其放入唯讀段，並對直接存取 n 的代碼進行常數傳播優化（直接嵌入 10）。
2. (int *)&n：強制類型轉換移除 const 資格，取得可寫指針。
3. *p = 20：透過指針寫入記憶體。若 n 在唯讀段 → 段錯誤；若在資料段 (未優化/嵌入式) → 修改成功。
4. printf("%d", n)：若編譯器已常數傳播，印 10；若未優化，讀記憶體印 20。行為未定義。

標準規定

C 標準 (ISO/IEC 9899) 明確指出：嘗試修改 const 限定的物件屬於未定義行為 (UB)。編譯器不保證任何結果。

正確理解 const

• 編譯期契約：防止程式設計師「直接」寫 n = 20，編譯器報錯。
• 非執行期保護：不保證硬體/記憶體層面不可寫（需 MMU/MPU 支援放入唯讀頁）。
• 指針傳遞：const int *p 承諾「透過 p 不修改指向物件」，但物件本身可能非 const。

實際應用模式

void func(const int *ptr) { /* 只讀 ptr */ }
int main() {
    int a = 10; func(&a);      // 非 const 物件傳給 const 指針：合法
    const int b = 20; func(&b); // const 物件傳給 const 指針：合法
    // int *p = &b; // 錯誤：const 物件不可轉非 const 指針 (需強轉，但極度危險)
}

結論

const 是給編譯器和維護者看的「承諾」，不是給硬體看的「鎖」。絕不透過強轉修改 const 物件，否則觸發 UB，導致程式在不同優化等級/平台表現不一。