C++ 数组超出范围访问计算指针有效吗？答案

【问题标题】：C++ Array out of Range access to calculate pointer valid?C++ 数组超出范围访问计算指针有效吗？
【发布时间】：2018-07-04 01:43:43
【问题描述】：

以下代码是否可以保证正常工作？

int* arr = new int[2];
std::cout << &arr[0x100];

这被认为是一种好的做法，还是以常规方式添加偏移量会更干净？

编辑：“工作”是指它应该在 0x100 处打印指向理论成员的指针。基本上，如果这相当于“std::cout

【问题讨论】：

你如何定义“工作”？
你所做的和arr + 0x100 都同样未定义。
嗯。就像从数组的末尾读取 254 个条目一样？抱歉，但是阅读数组末尾的内容从来都不是干净的或好的做法。无论哪种方式也是UB。
@StoryTeller 我不认为它是等价的。从逻辑上讲是这样，但&arr[0x100] 等同于*(arr+0x100)，它取消了地址的引用，因此是未定义的行为。 arr + 0x100 只是一个地址计算。
@Jens - 这不是我的想法。这就是 C++ 标准对指针运算的规定。

标签： c++ arrays pointers

【解决方案1】：

使用我的编译器 (Cygwin GCC) 获取该值的地址与进行指针运算相同，尽管每个都是未定义的行为 (UB)。正如 Jens 在下面的评论中提到的，http://blog.llvm.org/2011/05/what-every-c-programmer-should-know.html，我发现以下内容很有帮助。

还值得指出的是，Clang 和 GCC 都明确了 C 标准未定义的一些行为。我将要描述的东西根据标准都是未定义的，并且在这两个编译器的默认模式下都被视为未定义的行为。

Wild Pointers 和越界数组访问的取消引用：取消引用随机指针（如 NULL、指向已释放内存的指针等）以及越界访问数组的特殊情况是 C 应用程序中的常见错误，希望无需解释。为了消除这种未定义行为的来源，必须对每个数组访问进行范围检查，并且必须更改 ABI 以确保范围信息遵循可能受到指针运算的任何指针。对于许多数值和其他应用程序而言，这将产生极高的成本，并且会破坏与每个现有 C 库的二进制兼容性。

指针运算也是UB。所以你有一个地址，但你不能取消引用指向它的指针。所以拥有这个地址真的没有任何用处。只是获取地址是UB，不应该在代码中使用。

有关越界指针，请参阅此答案： Why is out-of-bounds pointer arithmetic undefined behaviour?

我的示例代码：

    int* arr = new int[2];
    std::cout << arr << std::endl;
    std::cout << &(arr[0])<< std::endl;
    std::cout << &(arr[1])<< std::endl;
    std::cout << &arr[0x100] << std::endl; // UB, cannot be dereferenced
    std::cout << &arr[256] << std::endl;   // cannot be dereferenced, so no use in having it
    std::cout << arr + 0x100; // UB here too, no use in having this address

样本输出：

0x60003ae50
0x60003ae50
0x60003ae54
0x60003b250
0x60003b250
0x60003b250

【讨论】：

我推荐阅读blog.llvm.org/2011/05/what-every-c-programmer-should-know.html ...
“C++ 允许获取这些地址” - 不，它没有，标准说它是 UB
@Jens 感谢您的链接，我根据信息进行了更新。很有帮助。
@UnholySheep 真实，已取出。
现在这个答案仍然听起来像代码没有调用 UB - 它确实，就像你的示例代码一样。指针算术也是UB

【解决方案2】：

在第一行中，您分配了 2 个整数值。在第二行中，您访问此范围之外的内存。这根本不允许。

编辑：这里有一些有趣的 cmets。但是我不明白，为什么要引用标准来获得这么简单的答案，为什么这里讨论了这么多指针运算？

从逻辑上看，std::cout

如果第一步无效，那么后面的不都是undefined吗？

【讨论】：

站点标准或给出更多理由说明为什么这是 UB。这个答案只是一个评论。
好吧，我从来没有真正访问过数据，因为它应该只给我指向 0x100 处的理论成员的指针。
@MichaelDorgan 我不认为“访问你不拥有的内存是 UB”这句话需要文档。但是我确实认为他需要解释内存实际上是“访问”的隐含假设（因为 OP 似乎不理解下标运算符在做什么）
实际上，我认为 OP（原始 OP - 大声笑）确实如此 - 他也这么说。无论如何，我很确定在拥有的内存结束后超过 1 个条目的指针算术也被认为是 UB - 是否受到尊重。我今天早些时候在另一篇文章中看到了这一点。嗯……
“好吧，我从来没有真正访问过数据”，这听起来像是他没有意识到它实际上是在取消引用。但我不相信拥有内存之外的指针算术应该是UB ...如果你能找到那个帖子，我很高兴在这个问题上被证明是错误的！ :)