访问未初始化的变量时避免未定义的行为

Question

假设我定义了一个unsigned char foo;，标准保证它没有陷阱表示。根据this answer，在获取地址之前访问它仍然是未定义的行为。这是来自 N1570，“6.3.2.1 左值、数组和函数指示符”第 2 段的参考：

如果左值指定一个自动存储持续时间的对象， 可以用寄存器存储类声明（从来没有 它的地址被占用），并且该对象未初始化（未声明 使用初始化程序并且之前没有对其进行分配 使用），行为未定义。

但是，我想知道volatile unsigned char foo; 是否会调用未定义的行为？将 volatile 限定的变量存储在寄存器中似乎是不可能的。

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另外，下面的代码定义好了吗？

unsigned char foo;
*&foo -= *&foo;

这个问题来自第102个脚注：

102) ...... *&E 是函数指示符或等于 E 的左值。......

Answer 1

首先要澄清的是，6.3.2.1 中引用的部分解决了一种特殊情况，您有一个未初始化的变量，它不一定分配在一个地址上，因为该地址从未被占用。访问这样的对象是明确未定义的行为。这就是链接的答案所关心的。

如果该特殊情况不适用，因为地址被占用，那么相关部分将是 6.7.9/10：

如果具有自动存储持续时间的对象未初始化 明确地说，它的值是不确定的。

不确定值3.19.2的定义：

未指定的值或陷阱表示

未指定值3.19.3的定义：

本国际标准不强制规定的相关类型的有效值 在任何情况下选择哪个值的要求

注意未指定的值不能是陷阱表示。

最后说访问陷阱表示的部分是 UB，6.2.6.1/5，强调我的：

某些对象表示不需要表示对象类型的值。如果存储 对象的值具有这样的表示，并由左值表达式读取 没有字符类型，行为未定义。如果产生这样的表示 通过通过左值表达式修改对象的全部或任何部分的副作用 没有字符类型，行为未定义。50) 这样的表示称为 陷阱表示。

总而言之，不确定的值不一定是陷阱表示，因此，访问未初始化的变量不一定是未定义的行为。

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据我所知，标准中没有明确说明无符号字符不能包含陷阱表示。 6.2.6.2 只说它们不能有填充位。尽管在实践中这意味着unsigned char 不能保存陷阱表示，因为为了这样做，它需要填充位或有符号格式。所以在字里行间，我认为可以安全地假设unsigned char 不能包含陷阱表示。

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但是，我想知道是否 volatile unsigned char foo;调用未定义的行为？

声明一个变量本身不会调用未定义的行为。如果您访问变量而不对其进行初始化，那么在正常情况下，该值将是不确定的。如果这是否是陷阱表示，则取决于实现。

但是，volatile 是一种特殊情况，不适用。相反，您有 6.7.3/7: "... 什么构成对对象的访问 具有 volatile 限定的类型是实现定义的。”

所以它只是实现定义的行为。不管是什么类型。

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另外，下面的代码定义好了吗？

unsigned char foo;
*&foo -= *&foo;

foo 具有不确定的值。它的地址被占用了。因此，这是否是未定义的行为取决于给定系统上的不确定值是否是陷阱表示。如上所述，我认为unsigned char 永远不能成为陷阱表示。

然而您使用了-= 运算符，这将使该表达式等同于

*&foo = *&foo - *&foo; 

二进制- 运算符在计算期间将两个操作数提升为int。如果一开始没有陷阱表示，那么现在提升的操作数中可能会有一些，它们是有符号类型的，可能带有填充位。

意味着这个特定的表达式可以调用未定义的行为。