数组大小调整和重新分配功能

Question

现在我尝试提高我对Richard Reese的"理解和使用C指针"指针的认识.

这是本书中有关realloc()函数的一个代码示例.

char* getLine(void) {
    const size_t sizeIncrement = 10;
    char* buffer = malloc(sizeIncrement);
    char* currentPosition = buffer;
    size_t maximumLength = sizeIncrement;
    size_t length = 0;
    int character;

    if(currentPosition == NULL) { return NULL; }

    while(1) {
        character = fgetc(stdin);

        if(character == '\n') { break; }

        if(++length >= maximumLength) {
            char *newBuffer = realloc(buffer, maximumLength += sizeIncrement);

            if(newBuffer == NULL) {
                free(buffer);
                return NULL;
            }

            currentPosition = newBuffer + (currentPosition - buffer);
            buffer = newBuffer;
        }

        *currentPosition++ = character;
    }

    *currentPosition = '\0';
    return buffer;
}

主要思想是将所有符号都读到buffer我们见面之前\n.

我们不知道要读取的符号总数,因此使用realloc()函数buffer定期扩展是合理的.

所以,为了扩展buffer我们使用:

char *newBuffer = realloc(buffer, maximumLength += sizeIncrement);

在这种情况下,realloc()返回newBuffer指向扩展缓冲区的指针.

之后,如果realloc()成功调用,currentPosition则重新计算为:

currentPosition = newBuffer + (currentPosition - buffer);

问题:

currentPosition以这种方式重新计算是否有效？

据我所知,realloc()调用buffer指针失效后.(参见,例如,这).对buffer指针的任何访问都会导致未定义的行为.那么......我哪里错了？

Answer 1

此代码导致未定义的行为:

currentPosition = newBuffer + (currentPosition - buffer);

传递指针后realloc,该指针变量(以及基于该指针的所有其他指针)变得不确定,这与未初始化变量具有相同的状态.

参考:C11 6.2.4/2:

[...]当指针指向(或刚刚过去)的对象到达其生命周期的末尾时,指针的值变得不确定.

然后,对无效指针执行指针运算会导致未定义的行为,C11 6.5.6/8:

当一个具有整数类型的表达式被添加到指针或从指针中减去时,[...]如果指针操作数和结果都指向同一个数组对象的元素,或者指向数组对象的最后一个元素,则评估不得产生溢出; 否则,行为未定义

指针操作数当时不指向对象.它曾经指向的对象已经被释放.

实际上,完全评估指针可能会导致未定义的行为,因为不确定的值可能是陷阱表示.(想象一下,将值加载到地址寄存器中的系统也会执行硬件检查,该地址属于此过程).参考:C11 3.19.2,6.2.6.1/5:

如果对象的存储值具有这样的表示,并且由不具有字符类型的左值表达式读取,则行为未定义

编写代码的正确方法是:

if(++length >= maximumLength)
{
    size_t currentOffset = currentPosition - buffer;

    char *newBuffer = realloc(......
    // ...

    currentPosition = newBuffer + currentOffset;
    buffer = newBuffer;
}

(就个人而言,我会全程使用偏移,而不是currentPosition完全避免这个问题)