Question

我想知道C ++标准是否接受以下代码。

int n{ 10 };
double* p = new double[0];
double* q = p + n;
std::cout << "n = " << static_cast<int>(q - p) << std::endl;

我希望该程序显示n的值。

由于这个问题可能看起来很奇怪，这里是对这个问题起源的解释。我想在2D中设计一个动态数组类（想想一个容器的std :: vector类，但在2D而不是1D）。一个简单的方法是：

template <typename T>
class Array2D<T> {
private:
    T* data_;
    int nb_rows_;
    int nb_columns_;
public:
    ...
};

不幸的是，这种设计不像SIMD那样友好，比如

Array2D<int> A(5, 6);
for (int i = 0; i < A.nb_rows(); ++i) {
    for (int j = 0; j < A.nb_columns(); ++j) {
        A(i, j) += 1;
    }
}

由于指针别名，编译器无法确定循环期间nb_columns_是否未更改，因此

无法进行向量化。因此，我使用与std :: vector的大多数实现相同的设计，其中向量的大小在指针中“隐藏”。

template <typename T>
class Array2D<T> {
private:
    T* data_;
    T* nb_rows_;
    T* nb_columns_;
public:
    Array2D(int n, int p) {
        data_ = new T[n * p];
        nb_rows_ = data_ + n;
        nb_columns_ = data_ + p;
    }
    ...
    int nb_columns() const {
        return static_cast<int>(nb_columns_ - data_);
    }
    ...
};

只要n> = 1且p> = 1，这种设计就可以正常工作。但是如果n = 0且p = 5，你最终会得到上面解释的那种“问题”。构造一个0行的Array2D可能很有用，因为我的类

中有以下方法

void push_back(const Array1D<T>& B);

采用大小为p的Array1D（使用断言检查）并向我的Array2D对象添加一行。你可以这样做：

Array2D<double> A(0, 10);
Array1D<double> B(10);

// work with B
A.push_back(B);

代码在clang，g ++和icpc上工作正常，但我仍然想知道它是否有效。 C ++ 11标准的5.7节是关于这个问题但是谈论“数组对象”。我想知道我的p是否指向他们所谓的“数组对象”，或者数组对象是否为“double p [5]”。

Answer 1

这是未定义的行为。在实践中，它可能适用于大多数现代系统，但过去曾存在导致程序崩溃的系统。指针不是只是一种特殊类型的整数;它可以有各种各样的结构，只需将指向未映射的内存的指针加载到寄存器中就可能导致陷阱。

从标准（强调添加），§5.7/ 5：

将具有整数类型的表达式添加到或时从指针中减去，结果具有类型指针操作数。如果指针操作数指向的元素一个数组对象，和数组足够大，结果指向偏离原始元素的元素，使得结果和原始的下标的差异数组元素等于整数表达式。换一种说法，如果表达式P指向数组的第i个元素对象，表达式（P）+ N（等效地，N +（P））和（P）-N （其中N具有值n）分别指向第i + n个和数组对象的第i个元素，只要它们存在。而且，如果表达式P指向一个的最后一个元素数组对象，表达式（P）+1点过去的一个数组对象的元素，如果表达式Q指向一个超过数组对象的最后一个元素，表达式（Q）-1 指向数组对象的最后一个元素。 如果两者都有指针操作数和结果指向相同的元素数组对象，或者超过数组对象的最后一个元素，评估不得产生溢出;否则，行为未定义。

最后一句话是重要的一句：“否则，行为未定义“。

Answer 2

double* q = p + n;

此行会导致未定义的行为。 [expr.add] / 5指定

当向指针添加或从指针中减去具有整数类型的表达式时，结果具有类型指针操作数。 [...]如果指针操作数和结果都指向了元素相同的数组对象，或者超过数组对象的最后一个元素，评估不得产生溢出;否则，行为未定义。

结果并未指向p的元素，因此最后一句适用。它肯定适用于你在*上测试它的任何系统，但它并没有以任何方式涵盖在标准中。

不幸的是，标准似乎没有定义什么是＆＃34;数组对象＆＃34;是

数组对象只是一个具有数组类型的对象，简而言之：一个数组。

int a[5];

声明一个包含五个元素和大小sizeof int * 5的数组（对象）。还要考虑[expr.add] / 4：

出于这些运算符的目的，指向非阵列对象的指针行为与指向数组的第一个元素的指针相同长度为1，对象的类型为元素类型。

* _{您使用的系统可能会将指针中的地址表示为简单整数，而加法和减法只会调用简单的算术。可能还有系统检查加载到寄存器中的指针值。}

指针算术：没有解除引用的超出范围

2 个答案: