c - 一个数组对象的最后一个元素的基本原理是什么？

Question

根据 N1570(C11 草案)6.5.6/8 加法运算符:

Moreover, if the expression P points to the last element of an array object, the expression (P)+1 points one past the last element of the array object, and if the expression Q points one past the last element of an array object, the expression (Q)-1 points to the last element of the array object

子条款 6.5.6/9 还包含:

Moreover, if the expression P points either to an element of an array object or one past the last element of an array object, and the expression Q points to the last element of the same array object, the expression ((Q)+1)-(P) has the same value as ((Q)-(P))+1 and as -((P)-((Q)+1)), and has the value zero if the expression P points one past the last element of the array object, even though the expression (Q)+1 does not point to an element of the array object.¹⁰⁶⁾

这证明了这样的指针算法是有效的:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int a[3] = {0, 1, 2};
    int *P, *Q;

    P = a + 3; // one past the last element
    Q = a + 2; // last element

    printf("%td\n", ((Q)+1)-(P));
    printf("%td\n", ((Q)-(P))+1);
    printf("%td\n", -((P)-((Q)+1)));

    return 0;
}

我希望禁止指向越界的数组元素，对于这种情况，取消引用充当未定义的行为(数组溢出)，因此它具有潜在的危险。这有什么道理吗？

Answer 1

将要循环的范围指定为 half-closed interval [start, end)，特别是对于数组索引，具有某些令人愉悦的特性，正如 Dijkstra 在 one of his notes 中观察到的那样.

1) 您可以将范围的大小计算为 end - start 的简单函数。特别是，如果根据数组索引指定范围，则循环执行的迭代次数将由 end - start 给出。如果范围是 [start, end]，那么迭代次数将是 end - start + 1 - 很烦人，不是吗？ :)

2) Dijsktra 的第二个观察仅适用于(非负)整数索引的情况 - 将范围指定为 [start, end) 和 (start, end] 两者都具有 1) 中提到的属性。但是，将其指定为 (start, end] 需要您允许 -1 的索引来表示包括索引 0 的循环范围 -您允许 -1 的“不自然”值只是为了表示范围。[start, end) 约定没有这个问题，因为 end 是一个非负整数，因此是处理数组索引时的自然选择。

Dijsktra 反对允许 -1 确实与允许超过容器的最后一个有效地址有相似之处。然而，由于上述约定已经使用了很长时间，它很可能说服了标准委员会做出这一异常(exception)。