已知大小的未指定类型的指针算法答案

【问题标题】：Pointer arithmetic of unspecified type with known size已知大小的未指定类型的指针算法
【发布时间】：2020-04-07 09:00:19
【问题描述】：

void * ptr = NULL; // array of unspecified 13-byte type

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    printf("%i ", ((char (*) [13]) ptr) + i);
}

putchar('\n');

输出：

0 13 26 39 52 65 78 91 104 117

所以这行得通（至少在 GCC 上），但是我如何声明一个 (char (*) [13] 类型的变量，这样我就不必在每次我想对该指针执行指针算术时都进行这种转换？

这种行为是否可移植？

【问题讨论】：

首先，您的程序有一个未定义的行为，因为无效指针上的指针算术是 UB。其次，你“对象”的大小是13，是一个大小为13的char数组，即char x[13];
"%i" 用于int，而不是指针。最好使用printf("%p ", (void*) some_object_pointer_expression);
我知道，这只是为了提高可读性，%p 的输出将是这样的：(nil) 0xd 0x1a 0x27 0x34 0x41 0x4e 0x5b 0x68 0x75 当然，在我的实际代码中我永远不会这样做。

标签： c void-pointers pointer-arithmetic

【解决方案1】：

已知大小的未指定类型的指针算法

这种行为是否可移植？

严格来说：也许：

需要深入了解C17 6.3.2.3 Pointers

下面的内容依赖于&fred[0] 的值能够毫无问题地转换为ptr。许多实现将毫无问题地处理这个问题，但ptr 是指向数组的指针，而不是指向char 的指针。如果ptr 是指向char 的指针，没问题。

我认为因为ptr 和fred 都有相同的对齐要求 - 代码没问题。

typedef something unspecified_13_byte_type;
assert(sizeof(unspecified_13_byte_type) == 13);

#define N
unspecified_13_byte_type fred[N];

char (*ptr)[13] = (void *) fred;
for (int i = 0; i < N; i++) {
  // printf("%i ", ((char (*) [13]) ptr) + i);
  printf("%p ", (void *)  (((char (*) [13]) ptr) + i));
}
puts("");

更深一点：如果something 是一些struct，那么ptr 和&fred[0] 不需要是相同的编码，甚至不需要相同的大小——即使它们可以很好地相互转换并且相互等同. struct 指针和 char * 的差异可能比通常预期的要大 - 即使这种差异在今天非常罕见。

【讨论】：

【解决方案2】：

你的意思好像是这样的

char s[10][13];
//…
void * ptr = s;

用作初始化器的数组s被隐式转换为指向其第一个char ( * )[13]类型元素的指针。

或者你可以写

char s[10][13];
//…
char ( *tmp )[13] = s;
void * ptr = tmp;

这是一个显示指针算法的演示程序

#include <stdio.h>

int main(void) 
{
    enum { N = 13 };
    char s[][N] = { "A", "B", "C", "D", "E", "F", "G", "H", "I", "J" };
    const size_t M = sizeof( s ) / sizeof( *s );

    void * ptr = s; 

    for ( size_t i = 0; i < M; i++ )
    {
        printf( "%s ", ( ( char ( * )[N] )ptr )[i] );
        // or
        // printf( "%s ", *( ( char ( * )[N] )ptr + i ) );
    }

    putchar( '\n' );

    return 0;
}

它的输出是

A B C D E F G H I J

【讨论】：

这绝对不是我想要做的。我无意取消对指针的引用。我只需要返回正确的地址 (ptr + i * size_of_type) 我只想知道是否可以将其转换为 char (*) [size_of_type] 以利用指针算术语法糖。
@Salt 有什么问题？演示程序显示了指针算法。如果您不想取消引用指针，那么问题出在哪里？
@Salt 在我的回答中显示了如何声明相应的数组。
我不想声明一个新数组。我正在尝试声明一个指针，当我执行ptr++ 之类的操作时，该指针将递增 13
那我一定是瞎了眼，你在哪一行显示的？

【解决方案3】：

什么意思？ ptr 甚至没有分配。强制转换会导致未定义的行为。

你可以这样做

void * ptr = malloc(10 * 13); // on heap

或者这个

void * ptr = (char [10][13]){}; // on stack (C99)

【讨论】：

铸造 NULL 未定义？
@Salt 您代码中的强制转换不是 UB，因此“强制转换将导致未定义的行为。”不符合标准。您代码中的指针添加是 UB。 Jared Pyzynski 后来的建议很好。