C - 指针如何覆盖本地 const 内存块而不是全局 const 内存块？

Question

上次我问我如何绕过编译器不覆盖const 内存的承诺，在程序中生成segmentation 错误。用户Marco Bonelli 描述了以下方式，效果很好。

const static int global = 123;

int main(void) {
  int *ptr = (int *)&global;
  *ptr = 456;

  // or, equivalent
  const int *ptr2 = &global;
  *(int *)ptr2 = 456;
}

无论哪种方式，我都能产生分段错误。

• int *ptr = (int *)&global;
  *ptr = 456;
  

• const int *ptr2 = &global;
  *(int *)ptr2 = 456;
  

现在我的问题是是什么阻止了指针写入global const 内存块而不是local const 内存块。例如，在下面的代码中，我可以毫无问题地写入const 内存块。

#include <stdio.h>

int main(void) {
  const int local = 123;
  
  int *ptr = (int *)&local;
  *ptr = 456;
  
  // how come this be possible?
  printf("%d\n", local); // -> 456

  // or, equivalent
  const int *ptr2 = &local;
  *(int *)ptr2 = 512;

  // how come this be possible?
  printf("%d\n", local); // -> 512
}

我很想知道这是怎么发生的。请赐教。

如果重要的话，我正在使用gcc (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0。

Answer 1

程序终止后，该块到底发生了什么？

您的进程的virtual memory 会发生什么由操作系统决定。当程序终止时，操作系统将清除为您的程序分配的所有内存，无论该内存用于什么用途。 const 的概念与此无关。

编译器是否能够从该特定块中删除该 const 限定符？我可以覆盖那块内存吗，如果可以，我该如何明确地做到这一点？

您无法更改变量的声明方式。它的整个生命周期都保持这种状态。你将无法做到这一点，即使那样，也可以通过 undefined behavior 尝试这样做。

如果我需要覆盖const 内存块怎么办？有什么办法吗？

如果您需要这样做，那么您编写的任何程序的逻辑都是有缺陷的。你不能也不应该这样做。这是未定义的行为，在最好的情况下会用 segmentation fault 杀死你的程序。

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好的，如果你真的想通过写入const 变量导致的分段错误来终止程序，假设你的编译器将全局const 变量放在只读部分（例如.rodata )，那么以下内容就足够了：

const static int global = 123;

int main(void) {
    int *ptr = (int *)&global;
    *ptr = 456;

    // or, equivalent
    const int *ptr2 = &global;
    *(int *)ptr2 = 456;
}

您需要“抛弃”const 限定符，以便编译器不会将其视为错误。同样，这仅在编译器将global 放入只读部分（标准不要求）时才有效。如果这不会导致分段错误，那么这意味着您的编译器不会将所有 const 变量放在只读部分中。

Answer 2

这完全取决于实施。例如，裸机 ARM uC 上的const 数据存储在闪存中。你可以写信到那里，但它根本没有效果。

托管系统的行为会因操作系统、其版本和硬件而异。

How can I overwrite a const block of memory 如果你想写就不要声明const。如果您确实尊重给予编译器的承诺。

如果只是初学者的好奇心，除了尝试之外别无他法。实验、调试并尝试解释结果。

编辑。

在最常见的实现中：

• 本地常量（自动变量是在不受操作系统保护的堆栈上创建的 - 你没有得到段错误。

• 常量全局（静态存储）变量被放置在受操作系统保护以防写入的 .rodata 段中 - 您遇到了段错误。