两个比较相等的指针是否转换为整数类型比较相等？

Question

问题：如果指针比较相等，它们的整数转换值是否也相等？

例如：

void *ptr1 = //...
void *ptr2 = //...
printf("%d", ptr1 == ptr2); //prints 1

是不是说(intptr_t) ptr1 == (intptr_t) ptr2也是1？

从务实的角度来说应该是对的。但考虑到标准在7.20.1.4(p1) 指定的内容：

下面的类型用属性指定有符号整数类型 任何指向void 的有效指针都可以转换为这种类型，然后 转换回指向void的指针，结果将比较相等 指向原始指针：

    intptr_t

这与实现可以将相同的指针转换为不同的值（取决于一些奇怪的情况）并不矛盾，保持转换回来的值产生相同的指针。

所以，我认为不，比较相等的指针的整数转换值不一定彼此相等。

Answer 1

你的分析是正确的。除了允许在§6.3.2.3 处与整数进行转换之外，该标准没有提及该转换的行为方式。诚然，intptr_t 有一个“往返”要求，但它不会阻止一次以上的旅行，编译器会根据一些约束或要求选择一个或另一个。

确实，C 标准并不要求 (intptr_t) ptr1 == (intptr_t) ptr2 持有。

Answer 2

在几乎所有实现中，当且仅当它们的表示相等时，两个指针才相等，但标准不保证这一点。

ptr1 == ptr2 这一事实并不意味着ptr1 和ptr2 具有相同的表示。 N1570 6.5.9 第 6 段：

两个指针比较相等当且仅当两者都是空指针，两者 是指向同一对象的指针（包括指向对象的指针和 开头的子对象）或函数，两者都是指向一个的指针 超过同一个数组对象的最后一个元素，或者一个是指向 一个超过一个数组对象的末尾，另一个是指向 恰好紧随其后的不同数组对象的开始 地址空间中的第一个数组对象。

例如，假设一个指针表示为一个由两部分组成的实体，第一部分标识内存段，第二部分标识该段内的字节偏移量。如果两个段可以重叠，则同一内存地址可以有两种不同的指针表示。这两个指针会比较相等（并且生成的代码可能需要做一些额外的工作才能做到这一点），但如果转换为intptr_t 只是复制表示然后(intptr_t)ptr1 != (intptr_t)ptr2。

（指针到整数的转换也有可能使表示标准化。）

这种可能性就是为什么 == 和 != 被很好地定义为指向不同对象的指针，但关系运算符（<、<=、>、>=）未定义。相等运算符必须确定两个指针是否指向同一位置，但允许关系运算符仅比较偏移量并忽略基本部分（假设每个对象都在单个段中）。实际上，几乎所有现代系统都有一个单一的地址空间，并且相等和关系运算符始终如一地工作，即使标准不要求它们这样做。

Answer 3

指针大小介于两个整数类型之间的实现（例如分段模式 80386，其中指针为 48 位）可能会处理如下内容：

uintptr_t my_uintptr = (uintptr_t)myptr;

通过将 myptr 存储到 my_uintptr 的前 48 位中并让其余位保持任意值，前提是稍后的转换 myptr = (void*)my_uintptr; 会忽略这些位的值。

由于不能保证重复转换 same 指针到 uintptr_t 会产生相同的值，同样也不能保证在被转换的指针比较相等的情况下，尽管由不同的方式。

但是，如果一个实现记录了指针和整数的存储格式，并记录了转换是如何执行的，并且如果在不支持更强大的语义保证的情况下，一个行为不可能以与该文档一致的方式表现，那么预期执行将维护这些保证。我不认为标准要求实现以与其文档一致的方式作为一致性条件，但是质量实现应该按照文档的行为的概念应该是不言而喻的，标准不应该需要要求它。