指向数组第一个元素之前的指针

Question

据说在 C 中，当指针指向同一个数组或该数组末尾之后的一个元素时，算术和比较是明确定义的。那么数组第一个元素之前的一个呢？只要我不取消引用就可以了吗？

给定的

int a[10], *p;
p = a;

(1) 写字合法--p吗？

(2)p-1在表达式中写入是否合法？

(3) 如果 (2) 没问题，我可以断言p-1 < a吗？

对此有一些实际的担忧。考虑一个reverse()函数，它反转以 结尾的 C 字符串'\0'。

#include <stdio.h>

void reverse(char *p)
{
    char *b, t;

    b = p;
    while (*p != '\0')
        p++;
    if (p == b)      /* Do I really need */
        return;      /* these two lines? */
    for (p--; b < p; b++, p--)
        t = *b, *b = *p, *p = t;
}

int main(void)
{
    char a[] = "Hello";

    reverse(a);
    printf("%s\n", a);
    return 0;
}

我真的需要检查代码吗？

请从语言律师/实践的角度分享您的想法，以及您将如何应对此类情况。

Answer 1

(1)写--p合法吗？

它是“合法的”，因为在 C 语法中允许它，但它会调用未定义的行为。为了查找标准中的相关部分，--p等效于p = p - 1（除了p仅评估一次）。然后：

C17 6.5.6/8

如果指针操作数和结果都指向同一个数组对象的元素，或者数组对象的最后一个元素之后，求值不会产生溢出；否则，行为未定义。

该评估所调用未定义的行为，这意味着它并不重要，如果你去参考指针或不-你已经调用未定义的行为。

此外：

C17 6.5.6/9：

两个指针相减时，都指向同一个数组对象的元素，或者指向数组对象最后一个元素后的一个；

如果您的代码违反了 ISO 标准中的“应”，则会调用未定义的行为。

(2) 在表达式中写 p-1 是否合法？

与 (1) 相同，未定义的行为。

至于这在实践中如何导致问题的示例：想象一下数组被放置在一个有效内存页面的最开始。当您在该页面之外递减时，可能会出现硬件异常或指针陷阱表示。对于微控制器来说，这并不是完全不可能的情况，尤其是当它们使用分段存储器映射时。