指向同一地址的指针彼此不同

Question

我最近对指针很好奇，我不明白为什么以下不起作用。

我的想法是创建一个变量，说它的地址（十进制），要求用户输入它并将其作为指向前一个变量的指针的地址。最后两个变量应该具有相同的值。

最后一个指针指向一个错误的内存地址，因为它有段错误，但是当我打印指针的地址时，它们是相同的！

#include <iostream>

int main() {
    int temp = 0;
    printf("Temporary integer addr 0x%x (dec %d)\n", &temp, &temp);

    int input = -1;
    printf("Give me an address to read (in dec)\n");
    std::cin >> input;
    printf("You chose the number %d (hex 0x%x)\n", input, input);

    int* intPtr = (int*)input;
    int* tempPtr = &temp;

    if (intPtr == tempPtr) {
        printf("It works, they are equal!\n");
    } else {
        printf("Expected: 0x%x got 0x%x\n", tempPtr, intPtr);
        printf("Expected value: 0x%d got 0x%d", temp, *intPtr); // segfaults
    }

    return 0;
}

这是控制台输出

Main function addr 0xb0ddf7d0 (dec -1327630384)
Temporary integer addr 0xb0ddf7c8 (dec -1327630392)
Give me an address to read (in dec)
-1327630392
You chose the number -1327630392 (hex 0xb0ddf7c8)
Expected: 0xb0ddf7c8 got 0xb0ddf7c8

Process finished with exit code 139 (interrupted by signal 11: SIGSEGV)

它有什么问题？如何创建指向用户输入地址的指针？ 我在 g++ (GCC) 8.2.1 20181127 上编译它

Answer 1

您的程序有未定义的行为。首先，格式说明符%x 将导致printf 期待unsigned int 类型的参数。但是，您正在向它传递int* 类型的参数。你会想使用%p 来打印它。最有可能的是，您正在使用 64 位机器，这意味着地址将是 64 位宽。 int 几乎肯定不会大到足以代表所有可能的地址。虽然将一种类型的参数传递给一个函数，该函数将该参数的值解释为错误的类型通常是未定义的行为，但在实践中最有可能发生的是printf 只会打印较低的一对指针值的位解释为unsigned int。然后，您让您的用户输入实际上只是实际地址的下半部分，将其转换回指针，然后访问该内存位置，这几乎肯定不会是 @ 类型对象的有效地址987654335@。这就是你再次得到未定义行为的地方（幸运的是，这一次表现在 segfaul 中）。

如果您想要一个可以表示指针值的整数，请使用例如std::uintptr_t。另外，不要在 C++ 中使用 C 风格的强制转换。它们的存在是为了向后兼容 C 代码。 C 风格的强制转换没有优势，但有很多缺点（参见，例如，this，或this，或this，或this 问题了解更多）。此外，printf 不是类型安全的，请勿使用printf。您的问题又证明了这一点（参见，例如，here 了解更多信息）。如果您改用std::cout，您的指针将自动正确打印。一般来说，printf 希望您注意确保实际传递的参数类型与格式字符串中指定的类型相匹配。如果你犯了任何错误，你最终会陷入未定义的行为领域。另一方面，std::cout 要么做正确的事，要么编译失败。最后，我忍不住要注意，看到std::cin 被用于输入，而printf 被用于输出，这真是太奇怪了……

Answer 2

int 不会在 64 位架构上存储指针。通常你需要longs（在LP64架构上；long long保证在任何地方至少有64位宽），或者在stdint.h/cstdint中定义的可移植的intptr_t或uintptr_t typedef如果它们可用。

如果您需要比int 更大的类型并且使用int，地址将被截断。

这对我有用：

#include <iostream>
#include <inttypes.h>
#include <stdint.h>

int main() {
    void* mainPtr = (void*) &main;
    printf("Main function addr 0x%" PRIxPTR " (" PRIdPTR " %ld)\n", (uintptr_t)&mainPtr, (uintptr_t)&mainPtr);

    int temp = 0;
    printf("Temporary integer addr 0x%" PRIxPTR " (dec %" PRIdPTR ")\n", (uintptr_t)&temp, (uintptr_t)&temp);

    uintptr_t input = -1;
    printf("Give me an address to read (in dec)\n");
    std::cin >> input;
    printf("You chose the number %" PRIdPTR " (hex 0x%" PRIxPTR ")\n", input, input);

    int* intPtr = (int*)input;
    int* tempPtr = &temp;

    if (intPtr == tempPtr) {
        printf("It works, they are equal!\n");
    } else {
        printf("Expected: 0x%" PRIxPTR " got 0x%" PRIdPTR "\n", (uintptr_t)tempPtr, (uintptr_t)intPtr);
        printf("Expected value: 0x%d got 0x%d", temp, *intPtr); // segfaults
    }

    return 0;
}

请注意，打印这些特殊 typedefs 的便携方式是使用 PRIxPTR 和类似的宏定义为 int inttypes.h/cinttypes，如果你想使用 stdio，则依赖于字符串文字连接（C++ 的 std::cout << 应该更轻松地打印它们）。