是否在 C++ 中定义了对空指针的成员访问？

Question

空指针的地址计算是否在 C++ 中定义了行为？这是一个简单的示例程序。

struct A { int x; };
int main() {
  A* p = nullptr;
  &(p->x);  // is this undefined behavior?
  return 0;
}

谢谢。

EDITthis other question 中涵盖了下标。

Answer 1

&(p->x);  // is this undefined behavior?

标准对此有点模糊：

[expr.ref] ... 表达式 E1->E2 被转换为等价形式 (*(E1)).E2;

[expr.unary.op] 一元 * 运算符...结果是一个左值，引用表达式指向的对象...。

该部分没有明确提及 UB。引用的规则似乎与空指针不指向任何对象的事实相冲突。这可以解释为是的，行为未定义。

[expr.unary.op] 一元 & 运算符的结果是指向其操作数的指针。 ...如果操作数是 T 类型的左值，则结果表达式是“指向 T”的指针类型的纯右值，其结果是指向指定对象 ([intro.memory]) 的指针。

同样，不存在指定对象。请注意，操作数左值在任何时候都不会转换为右值，而右值肯定是 UB。

早在 2000 年，CWG issue 就澄清了通过 null 进行的间接是否未定义。提议的决议（2004 年）将澄清通过 null 的间接性是 not UB，目前看来 not 已添加到标准中。

但是，它是否是 UB 并不重要，因为您不需要这样做。至少，结果指针将是无效的，因此无用。

如果您打算将指针转换为整数以获取成员的偏移量，则无需这样做，因为您可以使用标准库中的 offsetof 宏，它没有 UB .

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&(p[1]); // undefined?

在这里，行为显然是未定义的：

[expr.sub] ... 表达式 E1[E2] 与 *((E1)+(E2)) 相同（根据定义），除了在数组操作数的情况下，结果是左值如果该操作数是左值，否则为 xvalue。

[expr.add] 当一个整数类型的表达式J被一个指针类型的表达式P添加或减去时，结果的类型为P。

• 如果 P 计算结果为空指针值且 J 计算结果为 0（不适用）

• 否则，如果P指向一个数组元素（不适用）

• 否则，行为未定义。

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&(p[0]); // undefined?

根据之前的规则，第一个选项适用：

如果 P 求值为空指针值，J 求值为 0，则结​​果为空指针值。

现在我们回到通过这个 null 的间接性是否是 UB 的问题。请参阅答案的开头。

不过，这并不重要。没有必要写这个，因为这是写sizeof(int) * i 的一种不必要的复杂方式（i 分别为 1 和 0）。