我们可以减去 NULL 指针吗？答案

【问题标题】：Can we subtract NULL pointers?我们可以减去 NULL 指针吗？
【发布时间】：2019-09-08 21:16:22
【问题描述】：

由于指针运算是在同一个数组中定义的，我怀疑我们是否可以从另一个NULL 中减去NULL。我担心的是：

//first and second can both either be from the same array 
//or be both NULL
prtdiff_t sub(void *first, void *second){
    //Do I really need this condition?
    if(!first && !second)
        return (ptrdiff_t) 0;

    return second - first;
}

【问题讨论】：

@St.Antario 实际上你已经自己解释过了，可能有你的参考...
好吧，在这里检查 NULL 会有一点帮助，因为任何 other 无效指针都会同样破坏它。
@St.Antario 在我寻找参考资料时发布了两个答案。 :p
@St.Antario 所以如果NULL 被定义为一个整数常量表达式，你可以从NULL 中减去NULL，但这并不是不可移植的，因为它可能不是（而且通常是't) 定义为整数常量表达式。
即使NULL被定义为整数0，那么在赋值char *a = NULL; char *b = NULL;之后，那么减法a - b仍然是非法的。

标签： c pointer-arithmetic null-pointer ptrdiff-t

【解决方案1】：

不允许减去两个 NULL 指针。 C standard states的第6.5.6p9节：

当两个指针相减时，都指向相同的数组对象，或数组的最后一个元素目的;结果是下标的差异两个数组元素。结果的大小是实现定义，其类型（有符号整数类型）为 ptrdiff_t 在标头中定义。如果结果不是可以在该类型的对象中表示，行为是不明确的。换句话说，如果表达式 P 和 Q 指向，分别地，我 -th 和 j 数组对象的第 - 个元素，表达式 (P)-(Q) 具有值 i-j，前提是该值适合 ptrdiff_t 类型的对象。而且，如果表达式 P 指向数组对象的元素或一个数组对象的最后一个元素和表达式 Q 指向同一个数组对象的最后一个元素，表达式 ((Q)+1)-(P) 与 ((Q)-(P))+1 具有相同的值，并且为 -((P)-((Q)+1)) ，如果表达式 P 指向数组对象的最后一个元素后一个，则其值为零，即使尽管表达式 (Q)+1 不指向数组的元素对象。

因为两个指针都没有指向数组对象，所以行为是未定义的。

您也不能减去两个void *，因为void 是一个不完整的类型，而指针减法取决于知道指向对象的大小。您可以将每个指针转换为 intptr_t 并减去它们，但这会给您指针之间的字节差异，而不是索引差异。

【讨论】：

在许多实现中 intptr_t 的差异将是字节差异，但是将指针转换为整数的结果是实现定义的，因此不能保证结果.
技术上 NULL 是一个有效的地址并且是可寻址内存的第一个字节。因此它可以指向一个数组对象，因此您可以从 NULL 中减去 NULL。只有内存管理硬件被告知对于应用程序 NULL 不是一个有效的地址，并且在取消引用时它应该抛出一个异常。示例：中断向量从零开始。
@PaulOgilvie 我相信NULL 被定义为不是标准的有效地址（需要参考..）。地址0 实际有效（并且NULL 表示与指向此地址的指针相同）的特定架构的情况使得相应的架构/工具链组合不兼容。
@PaulOgilvie 引用如下：port70.net/~nsz/c/c11/n1570.html#6.3.2.3p3 ..生成的指针，称为空指针，保证不等于指向任何对象或函数的指针。 .但是，是的，这将是这些极端情况之一，您只需说“好吧，我的编译器足够理智，可以理解我想要做什么”..
@PaulOgilvie：从语义上讲，空指针值只能保证不等于任何对象或函数的地址。它不能保证是地址 0（一些旧系统使用 0xDEADBEEF 作为空指针值）。它也被认为是一个 invalid 指针值（试图取消引用它的行为是未定义的）。

【解决方案2】：

不，您不能这样做：两个指针之间的差异仅针对指向同一数组元素的指针定义，或者指向末尾的元素。（为此，一个对象算作一个元素数组）。

(intptr_t)second - (intptr_t)first 是有效的。

【讨论】：

整数差异肯定是有效的，但它的含义是实现定义的（前提是没有溢出），因为将指针转换为整数的结果是实现定义的.
@JohnBollinger 在intptr_t 的意义上实现定义的不需要支持？还是以其他方式？
正如我所说，@St.Antario，实现定义，因为将指针值转换为整数类型的效果是实现定义的，无论涉及的特定整数类型如何。 intptr_t 是可选的，这是一个单独的问题。

【解决方案3】：

简单的答案是NO, YOU CAN'T SUBTRACT A NULL FROM ANOTHER NULL.

我认为你误解了这个定义：

NULL 明确定义为：一个整数常量表达式值 0 或这种类型转换为 void 的表达式称为 null 指针常量。所以我曾经认为我们可以减去一个 0 另一个 0.

现在，至于现在，让我们来看看 GOOGLE 对 NULL 的定义

Null 表示没有价值；换句话说，null 为零，就像你在你的咖啡里放这么少的糖，它实际上是无效的。空值也意味着无效。源自拉丁语 nullus，意思是“不是任何”，可怜的、无能为力的 null 实际上根本不存在。

很明显，它表明 null 没有 没有价值。想象一下，您正试图从无中减去任何内容。

现在让我们换一种说法，null 为零（当且仅当定义值）你可以肯定地减去它（但你不能做类似 char *ab = NULL, char *aa= NULL 然后执行像 ab-aa 这样的减法仍然是非法的）

但没有人能真正预测 null 的值，因此，当您无法获得该值时，您无法对其执行任何操作（如减法、加法等）。

【讨论】：

【解决方案4】：

C++03 §5.7/7 说：

如果值 0 被添加到指针值或从指针值中减去，则结果比较等于原始指针值。如果两个指针指向同一个对象或两者都指向同一个对象的末尾数组或两者都为空，两个指针相减，则结果比较等于转换为ptrdiff_t类型的值0。

但是C没有这样的规定。

【讨论】：

所以 C++ 处理你的情况。
这个问题被标记为 C，而不是 C++。
如果您添加类似“..但 C 没有这样的规定”之类的内容和结论，您的答案可能会被认为是好的答案。