arrays - 动态数组的惯用初始化是否会调用未定义的行为？

Question

这个问题可能有点争议。我在 block 范围内有以下代码:

int *a = malloc(3 * sizeof(int));
if (!a) { ... error handling ... }
a[0] = 0;
a[1] = 1;
a[2] = 2;

我认为这段代码调用 UB 是因为指针运算超出了范围。原因是 a 对象指针的有效类型 永远不会设置为 int[3] 而不是仅 int。因此，对索引处对象的任何访问C 标准未定义除 0 以外的其他值。

原因如下:

行 a = malloc(...)。如果分配成功，则 a 指向一个大到足以存储 3 个 int 的区域。

a[0] = ... 等同于 *a = ...，int 的左值。它将第一个 sizeof(int) 字节的有效类型设置为 int，如规则 6.5p6 中所示.

... For all other accesses to an object having no declared type, the effective type of the object is simply the type of the lvalue used for the access.

现在指针 a 指向一个类型为 int 的对象，不是 int[3]。

a[1] = ... 等同于 *(a + 1) =。表达式a + 1 指向可通过*a 访问的int 对象末尾后一个元素。该指针本身可用于比较，但由于以下原因，访问未定义:

规则 6.5.6p7 :

... a pointer to an object that is not an element of an array behaves the same as a pointer to the first element of an array of length one with the type of the object as its element type.

和规则6.5.6p8 :

... If the result points one past the last element of the array object, it shall not be used as the operand of a unary * operator that is evaluated.

类似的问题与 a[2] = ... 有关，但这里甚至 a + 2 隐藏在 a[2] 中调用 UB。

如果标准允许在内存的有效区域进行任意指针运算，只要满足对齐要求和严格的别名规则，这个问题就可以解决。或者任何相同类型的连续对象的集合都可以被视为一个数组。但是，我找不到这样的东西。

如果我对标准的解释是正确的，那么某些 C 代码(全部？)将是未定义的。因此，当我希望自己是错的时，这是极少数情况之一。

我是吗？

Answer 1

标准只是“中途”定义了“对象”一词:它说每个对象都是一个存储区域，但它没有指定存储区域何时是或不是对象。对于大多数标准来说，可以说每个存储区域同时包含适合其中的所有类型的所有对象；任何修改对象的操作都会修改底层存储，而任何修改底层存储的操作都会修改其中所有对象的存储值。

我认为很明显，标准的作者期望在标准说操作调用未定义行为的情况下，但行为将在没有该声明的情况下定义，质量实现应该以定义的方式运行 < em>在他们的客户会发现有用的情况下。然而，这些情况属于哪些情况的问题是标准管辖范围之外的实现质量问题。因此，标准是否将某些行为描述为未定义行为并不重要，迄今为止所有的实现都以同样明显有用的方式处理过，因为没有人试图出售编译器会解释标准未能强制要求这样的行为以对客户有害的方式偏离它的邀请。

因为不同的编译器用于不同的目的，所以标准实际上可以定义许多低级编程任务所需的所有行为，同时还允许对高端数字有用的所有优化的唯一方法处理将要么识别进行不同优化的实现类别，要么添加更好的邀请或阻止优化的方法，这些优化将有助于提高性能和/或导致不正确的程序行为。因为每个曾经存在或可能永远存在的编译器都会避免进行一些原本有用的优化，和/或执行错误地处理某些严格符合 C11 程序的“优化”，标准是否允许一个问题愚蠢的优化应该只与想要编写低质量编译器或想要向后弯曲以与它们兼容的人相关。