c - 为什么在 C 中不允许指向数组的第一个元素之前的一个？

Question

在 C 语言中，指针可以指向数组的任何元素，也可以指向数组最后一个元素之后的元素；指向超出此范围的是未定义的行为(C11 标准，§6.5.6，第 8 段)。

但是，为什么不允许指向数组第一个元素之前的一个？

P.S:我知道，为了规避上述限制，有时可以声明一个数组比需要的大1个单位，然后只使用从1开始的位置存储元素，最后留下位置0作为保证向后遍历数组是安全的。然而，有时我们必须使用给定的数组，然后在第一个元素之前指向一个的问题仍然存在。

Answer 1

主题“允许指针指向数组的任何元素”已经成为 C 语言的一部分很长时间了；它已经可以在 ANSI-C standard / C89 中找到(参见第 6.3.6 节加法运算符，第 46f 页)，其中已经提到在此范围内的实现必须防止算术溢出。其中，在第47页的末尾，还可以找到一个解释其背后原因的脚注:

Another way to approach pointer arithmetic is to first convert the pointer(s) to character pointers: In this scheme the integral expression added to or subtracted from the converted pointer is first multiplied by the size of the object originally pointed to and the resulting pointer is converted back to the original type. For pointer subtraction the result of the difference between the character pointers is similarly divided by the size of the object originally pointed to.

When viewed in this way, implementations need only provide one extra byte (which may overlap another object in the program) just after the end of the object in order to satisfy the "one past the last element" requirement.

据此我们可以推断原因是防止算术溢出，实现必须在数组范围内和一个过去避免(但显然不需要保证 用于数组第一个元素之前的元素)。

为什么不是之前 - 可能(我没有证明)与指针范围可以限制在特定内存段的事实有关，并将对象放在内存段的开头以及诸如“之前”之类的算术第一个元素”可能会导致溢出。我会说声明 “实现只需要在对象结束后提供一个额外的字节(可能与程序中的另一个对象重叠)” 是支持这一假设的明确指标，作为标准这次在末尾明确解决了“一个额外的字节”主题，但没有针对内存段的开头提出类似的建议。