取消引用指向数组的 NULL 指针在 C 中是否有效？

Question

这种行为是否已定义？

volatile long (*volatile ptr)[1] = (void*)NULL;
volatile long v = (long) *ptr;

printf("%ld\n", v);

它起作用是因为通过取消对数组的指针的引用，我们正在接收一个数组本身，然后该数组衰减为指向它的第一个元素的指针。

更新演示：https : //ideone.com/DqFF6T

此外，GCC 甚至将下一个代码视为常量表达式：

volatile long (*ptr2)[1] = (void*)NULL;
enum { this_is_constant_in_gcc = ((void*)ptr2 == (void*)*ptr2) };
printf("%d\n", this_is_constant_in_gcc);

基本上，在编译时取消引用 ptr2；

Answer 1

这个：

long (*ptr)[1] = NULL;

正在声明一个指向“1 的数组long”（更准确地说，类型为long int (*)[1]）的指针，初始值为NULL。一切正常，任何指针都可以NULL。

然后，这个：

long v = (long) *ptr;

正在取消引用NULL指针，这是未定义的行为。所有的赌注都关了，如果你的程序没有崩溃，下面的语句可以打印任何值或真正做任何其他事情。

让我再澄清一次：未定义的行为意味着任何事情都可能发生。没有解释为什么在调用未定义行为后会发生任何奇怪的事情，也不需要解释。编译器可以很好地发出 16 位实模式 x86 程序集，生成一个删除整个主文件夹的二进制文件，发出 Apollo 11 指导计算机程序集代码，或其他任何东西。这不是一个错误。它完全符合标准。

您的代码似乎可以工作的唯一原因是 GCC纯粹出于巧合决定执行以下操作（Godbolt 链接）：

long (*ptr)[1] = NULL;

导致NULL-dereference 永远不会真正发生。这很可能是解引用ptr¯\_(?)_/¯ 中未定义行为的结果

有趣的是，我之前在评论中说：

取消引用NULL是无效的，并且基本上总是会导致分段错误。

但是当然，因为“基本上总是”是错误的未定义行为。我认为这是我第一次看到空指针取消引用不会导致 SIGSEGV。

Answer 2

这种行为是否已定义？

不是。

long (*ptr)[1] = NULL;
long v = (long) *ptr;

printf("%ld\n", v);

它起作用是因为通过取消对数组的指针的引用，我们正在接收一个数组本身，然后该数组衰减为指向它的第一个元素的指针。

不，您将类型与价值混淆了。*ptr第二行中的表达式确实具有type long[1]，但是无论数据类型如何，并且无论将应用于结果的自动转换如何，计算该表达式都会产生未定义的行为。

规范的相关部分是第 6.5.2.3/4 段：

一元 * 运算符表示间接。如果操作数指向一个函数，则结果是一个函数指示符；如果它指向一个对象，则结果是一个指定该对象的左值。如果操作数的类型为“指向类型的指针”，则结果的类型为“类型”。如果为指针分配了无效值，则一元 * 运算符的行为未定义。

脚注继续澄清

[...] 一元 * 运算符取消引用指针的无效值包括空指针 [...]

从经验意义上讲，它可能对您“有效”，但从语言的角度来看，任何输出或根本没有输出都是一致的结果。

更新：

有趣的是，明确取地址的答案*ptr与假设数组衰减将克服取消引用的不确定性的答案不同。该标准规定，作为一种特殊情况，当一元运算&符的操作数是一元运算符的结果时，这两个运算*符都不求值。如果满足所有相关约束，结果就好像它们都被完全省略了，只是它永远不是左值。

因此，这是可以的：

long (*ptr)[1] = NULL;
long v = (long) &*ptr;

printf("%ld\n", v);

在许多实现中，它会可靠地打印 0，但请注意，C 没有指定它必须为 0。

这里的关键区别在于，在这种情况下，*不评估操作（根据规范）。在*原始代码中的操作被评价，尽管事实上，如果该指针值是有效的，所得到的阵列将被转换右回指针（不同类型的，但相同的位置）。这确实显示了明显的捷径，实现可采取与原代码，他们可能会采取它，如果他们愿意的话，不考虑是否ptr的值是有效的，因为如果是在有效的，那么他们可以为所欲为。