往返转换后指针的相等关系是否保证传递？

Question

这个问题类似于“Are all pointers guaranteed to round-trip through void * correctly?”，但更深一些。

给定：

#include <stdint.h>

int i;
int *ip1 = &i;
void *vp1 = ip1;
intptr_t x = (intptr_t)vp1;
void *vp2 = (void *)x;
int *ip2 = vp2;

那么vp1 == vp2 保证为真（即使它们可能不共享相同的二进制表示），但ip1 == ip2 保证为真？即，在这种情况下，等式关系是否传递？

Answer 1

保证此转换有效。

首先，从对象指针到void * 的转换在C standard 的第6.3.2.3p1 节中描述：

指向void 的指针可以转换为或从指向任何对象类型的指针转​​换。指向的指针 任何对象类型都可以转换为指向void 的指针并再次返回；结果应 比较等于原始指针

其次，从void * 到intptr_t 的转换在第 7.20.1.4p1 节中描述：

以下类型指定带符号的整数类型 任何指向void 的有效指针都可以转换为的属性 这个类型，然后转换回指向void的指针，然后 结果将等于原始指针：

intptr_t

以下类型指定无符号整数类型 任何指向void 的有效指针都可以转换为的属性 这个类型，然后转换回指向void的指针，然后 结果将等于原始指针：

uintptr_t

这些类型是可选的。

在这种情况下，int * (ip1) 转换为 void * (vp1)，void * 转换为 intptr_t。

intptr_t 被转换回void * (vp2)。到 7.20.1.4p1，vp2 必须比较等于 vp1。

然后vp2 被转换为int * (ip2)。由于vp2 与vp1 相同，所以将vp2 转换为int * 等效于将vp1 转换为int *，因此将产生一个比较等于ip1 的指针根据 6.3.2.3p1。

Answer 2

无论出处如何，指针相等的传递性都遵循相等运算符的规范。 C 2018 6.5.9 6 说：

两个指针比较相等当且仅当两个指针都是空指针，都是指向同一个对象（包括一个指向一个对象和一个在其开头的子对象）或函数的指针，两者都是指向最后一个元素的指针相同的数组对象，或者一个是指向一个数组对象末尾的指针，另一个是指向另一个数组对象的开头的指针，该数组对象恰好紧跟在地址空间中的第一个数组对象之后。

忽略空指针和函数指针，这在此处不是问题，鉴于 a == b 和 b == c 评估为真，它们必须满足规范中列出的条件之一，因此我们有以下情况：

Given a == b.	Given b == c.	a == c?
a and b both point to the same object .	b and c both point to the same object.	a and c both point to the same object. Therefore a == c evaluates as true.
a and b both point to the same object.	c points to one past the last element of an array object and b points to the start of an array object that happens to follow it.	c points to one past the last element of an array object and a points to the start of an array object that happens to follow it. Therefore a == c evaluates as true.
a and b both point to one past the last element of the same array object.	b and c both point to one past the last element of the same array object.	a and c both point to one past the last element of the same array object. Therefore a == c evaluates as true.
a points to one past the last element of an array object and b points to the start of an array object that follows it.	b and c both point to the same object.	a points to one past the last element of an array object and c points to the start of an array object that follows it. Therefore a == c evaluates as true.
b points to one past the last element of an array object and a points to the start of an array object that follows it.	b and c both point to one past the last element of an array object.	c points to one past the last element of an array object and a points to the start of an array object that follows it. Therefore a == c evaluates as true.

请注意，b 不会指向第一列中的对象，也不会指向第二列中数组的最后一个元素，反之亦然：无论是这两种指针中的哪一种，它a == b 和 b == c 中的类型必须相同。