指针整数强制转换的定义

Question

我对从指针到整数和各种相关操作的转换的定义性（未定义性、实现定义性）感兴趣。我主要对 C11 感兴趣，但欢迎其他标准版本（甚至 C++）的答案。

出于这个问题的目的，假设 C 实现提供了intptr_t.

考虑以下函数：

#include <assert.h>
#include <stdint.h>

int x;
int y;
int z[2];

void f1(void) {
    int *p = &x;
    intptr_t i = p;
}

void f2(void) {
    int *p = &x;
    intptr_t i1 = p;
    intptr_t i2 = p;
    assert(i1 == i2);
}

void f3(void) {
    int *p1 = &x;
    int *p2 = &y;
    intptr_t i1 = p1;
    intptr_t i2 = p2;
    assert(i1 != i2);
}

void f4(void) {
    int *p1 = &x;
    intptr_t i1 = p1;
    int *p2 = i1;
    intptr_t i2 = p2;
    assert(i1 == i2);
}

void f5(void) {
    int *p1 = &z[0];
    int *p2 = &z[1];
    intptr_t i1 = p1;
    intptr_t i2 = p2;
    assert(i1 < i2);
}

• 哪些函数调用未定义（实现定义）的行为？
• 如果使用void*而不是有什么改变int*吗？任何其他数据类型作为指针的目标怎么样？
• 如果我使用 from int*tointptr_t和 back 的显式转换有什么变化吗？（因为 GCC 对演员表发出警告而询问。）
• 哪些asserts 保证永远不会触发？

Answer 1

这是 C11 标准的规定intptr_t：

7.20.1.4 能够保存对象指针的整数类型

以下类型指定一个有符号整数类型，其属性是任何有效的指针 to 都void可以转换为该类型，然后转换回指针 to void，结果将与原始指针进行比较：

intptr_t

与此相同uintptr_t（除了签名 -> 未签名）。

同样来自“6.5.4p3 Cast Operators”：

除 6.5.16.1 的约束允许的情况外，涉及指针的转换应通过显式强制转换来指定。

其中 6.5.16.1 没有提到将指针分配给整数类型，反之亦然（0常量除外）。这意味着您在分配时确实需要强制转换，gcc 仅允许它作为编译器扩展（并且它根本不使用 进行编译-pedantic-errors）

至于这些转换中返回的确切值，标准是这样规定的：

6.3.2.3 指针

p5 整数可以转换为任何指针类型。除非前面指定，否则结果是实现定义的，[...]

p6 任何指针类型都可以转换为整数类型。除非前面指定，否则结果是实现定义的。[...]

您拥有的基本保证是：

intptr_t

并且没有必要强制转换为相同的整数。例如，以下情况可能为真：

int x;
(int*) (void*) (intptr_t) (void*) &x == &x;
/* But the void* casts can be implicit */
(int*) (intptr_t) &x == &x;

在必要时添加强制转换，并将断言转换为返回值（因为assert(false)是未定义的行为），您的函数都没有未定义的行为，但是f2,f4和f5可以为 false。f3必须为 true，因为两个整数必须不同才能转换为不同的指针。