C語言const是如何保證變數不被修改的?
這小段文章要理清楚的是，在C語言中，$const$是如何保證變數不被修改的？
我們可以想到兩種方式：
第一種，由編譯器來阻止修改$const$變數的語句，讓這種程式不能通過編譯；
第二種，由作業系統來阻止，即把$const$ 的記憶體地址訪問許可權標記為「只讀」，一旦運行中的程式試圖修改它，就會產生異常，終止進程。
上面想到的這兩種方式，都能達到讓某一變數的值不被修改的目的，那麼究竟是哪一種呢？我們寫兩個例子來看一看。
先來看一個簡單的例子，源文件const.c：
#include <stdio.h>
const int a=10;
int main()
{
int *p=&a;
printf("initial: %d\n",a);
*p=1;
printf("modified: %d\n",a);
return 0;
}
編譯，會收到一個 warning：
$ gcc -o const1 const1.c
const.c: In function 『main』:
const.c:7:12: warning: initialization discards 『const』 qualifier from pointer target type [-Wdiscarded-qualifiers]
int *p=&a;
忽略之，運行程式：
$ ./const1
initial: 10
Segmentation fault (core dumped)
運行出錯了，報錯是「segmentation fault」，即「段錯誤」，它是在提醒我們，程式中用錯誤的許可權訪問了記憶體某區域。這說明，作業系統把變數$a$載入到了一段只讀記憶體區域之中，因此對該區域地址的寫操作將引發異常，這是由作業系統的記憶體保護機制決定的。
也就是說，在這段程式里，$const$的只讀屬性是由作業系統來實現的，而不是由編譯器來實現的（編譯器只拋出了warning，並沒有阻止編譯通過）。
這對嗎？不完全對，我們來看另一個例子，源文件const2.c：
#include <stdio.h>
int main()
{
const int a=10;
int *p=&a;
printf("initial: %d\n",a);
*p=1;
printf("modified: %d\n",a);
return 0;
}
編譯，還是收到同樣的warning：
$ gcc -o const2 const2.c
const.c: In function 『main』:
const.c:6:12: warning: initialization discards 『const』 qualifier from pointer target type [-Wdiscarded-qualifiers]
int *p=&a;
忽略之，運行程式：
./const2
initial: 10
modified: 1
咦？怎麼成功運行了，而且$a$的值還被順利修改了？
結合以上兩個例子，我們可以得出以下結論：
$const$只是C語言中的一種對變數的修飾符，例子中的$a$，與其說是「常量」，不如說是「不打算修改的變數」。它只是語法上的一種聲明，它的作用就是告訴編譯器「我不想修改它」，因此編譯器會從語法上檢查程式中是否有修改它的語句（例如「a=1;」），一旦發現這種「違背初衷」的語句，就會報錯阻止你。
然而，編譯器所阻止的僅僅是對$a$這個符號對應值的修改而已，卻並不阻止對這個地址的值的修改，源文件「const2.c」之所以能順利通過編譯且正常運行，就是因為它利用一個名字不叫$a$的指針指向它，從而繞過了編譯器的語法檢查。
打個比方，周樹人的筆名叫魯迅，警察只知道要抓魯迅，這時候他就可以用一句「你們抓魯迅跟我周樹人有什麼關係？」來騙過他們。
從這個角度來說，$const$的作用是靠編譯器僅僅從語法檢查來實現的，因此存在運行時的漏洞。
那麼為什麼「const1.c」就不能正常運行呢？
仔細看這兩個源程式，區別僅僅在於，在const1.c中，$a$被聲明為全局變數，而在const2.c中，它被聲明為main函數中的一個局部變數。全局變數與局部變數的區別在於，前者會在程式開始運行之前就被載入，載入後會一直留在記憶體中，且載入的位置在數據區，直到程式退出；後者只有在運行到它時才會被載入，且載入的位置是運行時的棧幀，一旦超出作用於就會被回收。
因此，編譯器會對被聲明為全局變數的$const\ int\ a$進行優化，把它放到只讀記憶體區內，這一記憶體區的許可權是$read\ only$，許可權資訊由作業系統所維護的段表來保存，程式每訪問某地址時，作業系統都會檢測其訪問許可權是否合法。const2.c中企圖用「寫」的方式來訪問「只讀」的段，自然會報出「segment fault”的錯了。
從這個角度來說，當$a$是全局變數時，編譯器把原本只是「不打算修改的變數」優化成了「真正的常量」，然後交給作業系統去維持其不變屬性。
綜上所述，C的初衷只是讓編譯器去保證$const$的不變屬性，這一屬性有漏洞（可以用指針去騙過編譯器修改它），所以當const修飾的對象是全局變數時（全局變數很重要，因為很多源文件都要訪問它，牽一髮而動全身，所以不應輕易更改），編譯器知道自己的能力有限，只能管得了編譯，管不了運行時如何，所以優化了語句把它編程真正的常量，讓作業系統的記憶體保護功能來履行這一職責。
這一優化，並不是C規定的，而是編譯器廠商出於實際應用的考慮作出的選擇。
歡迎交流。
