是否使用 char 未定义行为访问数组元素？答案

【问题标题】：Is accessing an array element using a char undefined behaviour?是否使用 char 未定义行为访问数组元素？
【发布时间】：2016-03-04 18:37:58
【问题描述】：

由于不清楚什么是未定义的行为，什么不是 C 语言，我想知道使用 char 访问数组元素是否是未定义的行为。例如：

char c = 'A';
int a[3000];
printf("%i\n", a[c]);

我知道实际上 chars 和 int 是可以互换的，但我仍然不确定。

【问题讨论】：

这取决于'A'的当前编码值是什么。如果它是 ASCII，那么值是 65，这是一个有效的索引，所以它是定义良好且行为良好的。
我从来没有测试过这个，因为它很糟糕，但如果它是 ASCII 它应该可以工作。
哦，int 和 char 并不是真正“可互换”的，在许多情况下，编译器可以将promote 和char 转换为int，或者convert 和@其他场合987654330@转char。
a[c] 被转换为 *(&a+c)，在你的例子中 c 是 65，所以你会得到第 66 个，a[0] 是数组的第一个成员。但是在您的示例中，数组未初始化，因此您将从堆栈中获得一个随机整数。
@nbro 除非类型是 unsigned char 或等效类型，否则访问像 int a[3000] 这样的未初始化数据会引发陷阱表示。每个规格都是 UB。

【解决方案1】：

从语法上讲，a[c] 是一个有效的表达式，只要 c 是整数类型或可以提升为整数类型。

来自 C99 标准：

6.5.2.1 数组下标

1 一个表达式的类型应为“指向对象类型的指针”，另一个表达式应为整数类型，结果的类型为“类型”。

如果c的值。 after 提升为int，在数组的范围内，那么运行时应该没有问题。

【讨论】：

【解决方案2】：

是否使用 char 未定义行为访问数组元素？

这不是未定义的行为。它像另一种整数类型一样工作。然而，char 的数值可能令人惊讶地是负数。

char 与signed char 或unsigned char 具有相同的范围。它是实现定义的。

使用c 作为索引很好，如果提升的索引加上指针导致有效的内存地址。详细信息：char 将被提升为 int，或者可能是 unsigned。

如果c 具有负值，则可能存在以下问题。在 OP 的情况下，使用 ASCII 编码，'A' 的值是 65，所以它不存在0 <= 65 < 3000 的问题。 @Joachim Pileborg

char c = 'A';
int a[3000] = { 0 };
printf("%i\n", a[c]);  // OK other than a[] not initialize in OP's code.

【讨论】：

char 和 unsigned char 可以容纳 0…255 ， signed char 只能容纳 -128…127 。二进制数字是相同的，但分配给其他类型或转换的方式不同。甚至算术也必须仔细考虑，因为没有上溢或下溢警告或纠正，而这很容易发生，只需 8 位。 u ± s 其中 u 无符号且 s 有符号已明确定义，只需遵循二进制即可，但粗心的人会感到意外。
@Arif Burhan char, unsigned char, singed char 可能有你提到的范围。 C 规范不同意它们必须具有这些范围。不同意？尝试发布一个问题。由于缺少上下文，您的其余评论不清楚如何应用于此答案。
@Arif Burhan char 的范围是 [CHAR_MIN ... CHAR_MAX]，unsigned char 的范围是 [0 ... UCHAR_MAX]，signed char 的范围是 [SCHAR_MIN ... SCHAR_MAX]，最小值 SCHAR_MAX 的值为 127。UCHAR_MAX 的 最小值 值为 255。UCHAR_MAX 可以是 65,535 或 pow(2,32)-1 或其他值。它必须是power-of-2 - 1。
@Arif Burhan 关于“即使算术也必须仔细考虑，因为没有溢出或下溢警告或更正，”。无符号数学确实有一个“更正”，因为任何操作的结果都是明确定义的，答案是“类型的最大值 + 1”的模
如果 signed char 溢出少量，它会变小和负数，对于 chars 没问题，但对于 signed short 可能是致命的，可能存储在内存本身，稍后用作数组索引或内存或结构偏移量。 @chux

【解决方案3】：

它大部分都可以工作，但要小心非 ASCII 字符，其值 > 127

如果char 被签名，它将被提升为一个负整数，从而导致访问数组之外的内存！

这是一个简单的实现中的常见错误，例如tolower()

【讨论】：

【解决方案4】：

这应该自动转换为 int 并转到数组的那个元素，所以行为不是未定义的。但是，从来没有真正的理由这样做。即使您从 ' '（ASCII 十进制值 32）开始，您也不会使用它之前的其他 32 个值。

我认为您可能正在尝试制作一个非常基本的哈希表。这可以通过一个结构和一些函数轻松完成；使用除整数类型（即使 char 可以转换为 int）以外的任何内容作为数组下标通常是不好的做法。

【讨论】：

【解决方案5】：

据我所知，我会说它不是未定义的，而是定义明确的。原因：char 可以提升为integer，这是索引数组的有效方法（或者更好地说：指针，数组在该表达式中衰减为该指针）。索引与加法基本相同：

pointer + index // same as &(pointer[index]) or &(index[pointer])

[..] 小整数类型（如char）的纯右值可以转换为较大整数类型（如int）的纯右值。特别是，算术运算符不接受小于 int 的类型作为参数、[..]

不过，AFAIK 编译器会发出警告，因为通常您不使用 char 作为索引，因此编译器会尝试提供额外的安全网。

【讨论】：

【解决方案6】：

简短的回答是：代码片段无法编译。

中间答案是：如果是函数定义的一部分，则代码具有未定义的行为，因为它访问了未初始化的对象。

长答案是：使用正确初始化的数组，它仍然取决于：

表达式a[c]中的c在计算数组索引之前将被提升为int，并且C标准要求'A'具有正值，无论是否输入char签名或未签名。如果 char 类型有 8 位，则行为不会未定义，但定义为 'A' 的实际值的实现取决于目标架构。

【讨论】：