是否可以为族中的合格类型假定表示和对齐方式

Question

我已阅读this post。
从那，我读到了：
从 C99：6.2.7.27

指向 void 的指针应具有相同的表示和对齐方式 要求作为指向字符类型的指针。39) 类似地，指针 兼容类型的合格或不合格版本应具有 相同的表示和对齐要求。所有指向的指针 结构类型应具有相同的表示和对齐方式 互相要求。所有指向联合类型的指针都应具有 相同的表示和对齐要求。 指向其他类型的指针不需要具有相同的表示或对齐要求。 （强调我的）

我对这个问题的重要部分的解释似乎是说
如果我有：

int *a, **b;   

保证注册和对齐，并且所有这些陈述都是真实的；

sizeof(a)==sizeof(*a)&&
sizeof(int *)==sizeof(b)&&
sizeof(*b)==sizeof(**b);// all essentially int pointers,
                        // and would be equal

但如果我有：

int *a;
float*b;  

注册和对齐是不保证的。即：

sizeof(a)!=sizeof(b)&&
sizeof(float *)!=sizeof(int *)&&
sizeof(*b)!=sizeof(*a);//all pointers, but not of compatible types
                       //therefore not guaranteed to be equal.

我问的原因是因为this讨论，
我在其中发布了一个答案，显示了一个创建 3D 数组的函数：

int *** Create3D(int p, int c, int r) 
{
    int ***arr;
    int    x,y;

    arr = calloc(p, sizeof(arr)); 
    for(x = 0; x < p; x++)
    {
        arr[x] = calloc(c ,sizeof(arr)); 
        for(y = 0; y < c; y++)
        {
            arr[x][y] = calloc(r, sizeof(int));
        }
    }
    return arr;
}

就使用 sizeof() 而言，以下语句是否安全？

arr = calloc(p, sizeof(arr)); 

或者，即使只使用了int 类型，也应该是：

arr = calloc(p, sizeof(int **));

或：

arr = calloc(p, sizeof *arr);

问题：
给定 arr 被声明为 int ***:
对于分配内存，只要类型保持int，使用 int 指针 (int *, int **, arr, *arr, int ***) 的任何变体作为 sizeof 的参数是否有任何危险？

一种形式优于另一种形式吗？ （请给出风格以外的理由）

Answer 1

考虑一个幻想编译器，它只会根据需要使指针变宽。

代码使用int 的大集合（万亿）和int * 的小集合（2）。

int *ticket = malloc(sizeof *ticket * 1000ULL*1000*1000*1000);
int **purchase = malloc(sizeof *purchase * 2);

指针运算只需要在分配内存的 + 1 范围内工作。指向int 的指针需要具有 39+ 位的精度。指向 int * 的指针只需要 2+ 位。这样的编译器可以在代码中的某处维护所有int 的基础，并在需要时添加一个缩放的39 位指针以形成物理地址。指向int * 的指针可以使用它们的少数位以及隐藏在代码库中的代码并缩放以生成int * 的物理地址。

这是在printf("%p", (void *) ptr) 上强制转换为void * 的原因，因为这样的编译器需要将基数和缩放比例放在一起以形成一个通用的void * 指针，该指针可以指向内存中的任何对象。这也是为什么铸造(int **)((void *)ticket)是UB的一个原因。

DOS 段中存在类似系统：偏移天数，功能在一个地址空间（32 或 16 位）和数据在另一个地址空间（独立于代码 32 或 16 位）。

目前的数据嵌入式处理器有时对常量数据使用一种指针大小，对可变数据使用另一种大小。

C 支持许多架构，不仅是可以指向任何地方的 64 位指针的平面模型。

Answer 2

我对这个问题的重要部分的解释似乎是说 如果我有：

int *a, **b;   

保证注册和对齐，

a 是指向int 的指针。 b 是指向 int * 的指针。这些不是兼容的类型，标准不要求指向这些类型的指针具有相同的表示或对齐方式。

并且所有这些陈述都是正确的[:]

sizeof(a)==sizeof(*a)&&
sizeof(int *)==sizeof(b)&&
sizeof(*b)==sizeof(**b);// all essentially int pointers,
                        // and would be equal

不，该标准不要求其中任何为真实。第一个在 64 位系统上经常是错误的。其他的通常是正确的，但是如果您正在寻找保证，那么标准不会提供它们。

但如果我有：

int *a;
float*b;  

不保证注册和对齐。即：

正确，float * 和 int * 的表示和对齐方式不保证相同。

我问的原因是因为这个讨论， 我发布了一个答案，显示了一个创建 3D 数组的函数： [..] int ***arr; 整数 x,y;

    arr = calloc(p, sizeof(arr)); 

这通常会按预期工作，因为在大多数系统上，所有对象指针实际上确实具有相同的大小，但 C 并不要求它是正确的。应该是：

    arr = calloc(p, sizeof(*arr));

或

    arr = calloc(p, sizeof(int **));

同样，这个：

        arr[x] = calloc(c ,sizeof(arr)); 

应该是

    arr[x] = calloc(c ,sizeof(*arr[x])); 

或

    arr[x] = calloc(c ,sizeof(int *)); 

。不过这个没问题：

            arr[x][y] = calloc(r, sizeof(int));

对于分配内存，只要类型保持 int，在该语句中，使用 int 指针的任何变体 (int *, int **, arr, *arr) 作为 sizeof 的参数是否有任何危险？

是的。给定任何类型T，T * 是不同的、不兼容的类型。无论限定性或指针性如何，该标准都不保证两者具有相同的表示或对齐方式。没有保证相同表示的部分原因是没有保证相同的大小。特别是，如果T 是int，那么在常见情况下T 和T * 的大小不同。

一种形式优于另一种形式吗？ （请给出风格以外的理由）

虽然这是否是一种风格值得商榷，但这种形式：

arr = calloc(p, sizeof(*arr));

的好处是，如果你改变arr的类型，你就不必修改calloc调用。正确的大小来自arr 的声明。无需查看arr 的声明，也很容易判断大小是否正确。如果您愿意，可以很容易地围绕该表单编写一个宏。