Question

据我所知，以下代码在C11中表现出未定义的行为：

#include <string.h>

struct aaaa { char bbbb; int cccc; };

int main(void) {
    unsigned char buffer[sizeof(struct aaaa)] = { 0 };
    struct aaaa *pointer = &buffer[0];

    return (*pointer).cccc;
}

根据N1570第6.5.3.2节第4条，

如果为指针指定了无效值，则一元*运算符的行为未定义。

附有一个澄清

的脚注

由一元*运算符取消引用指针的无效值包括空指针，不正确地对齐指向的对象类型的地址，以及对象在其生命周期结束后的地址。

struct aaaa *和unsigned char *不太可能具有相同的对齐方式，因此我们为pointer指定了无效值，因此使用*pointer会导致UB。

但是，我可以复制结构吗？

#include <string.h>

struct aaaa { char bbbb; int cccc; };

int main(void) {
    unsigned char buffer[sizeof(struct aaaa)] = { 0 };
    struct aaaa target;

    memcpy(&target, buffer, sizeof(struct aaaa));

    return target.cccc;
}

在这里，我们将struct aaaa *和unsigned char *传递给memcpy。虽然这看起来和第一段代码一样糟糕，但我在C11中找不到任何规定此代码显示UB的措辞。 memcpy的这种用法会导致未定义的行为吗？

Answer 1

不，memcpy不对对齐做出任何假设。它在功能上等同于逐字节复制。

顺便说一句，通过不是字符类型的不同类型的左值访问auto对象会导致未定义的行为，无论是否对齐。这违反了有效类型规则，C11 6.5 p6和p7。

Answer 2

据我所知，两种情况都是UB（但不是因为调用了memcpy），因为编译器没有正确地强制对齐变量的起始偏移。您可以确保使用特定于编译器的属性强制对齐，但这当然是特定于平台的解决方案。

假设开始偏移是对齐的（这是来自实践的假设），就像编译器通常这样做以获得性能：

在第一个示例中，您首先分配缓冲区索引0. buffer通常是正确对齐的。 cccc也会对齐，因为struct没有打包。在这种情况下，它不应该导致问题。

在第二个示例中，当使用memcpy时，所有内容都将正确复制，因为（内部）它会尽力为性能执行对齐复制，并且在不可能的情况下，它会按字节顺序复制。在这里，所有结构和缓冲区都与我上面提到的限制一致。

这里的实际问题是什么？

如果你指定&buffer[1]（给定，通常不对齐），你会冒险（明显在实践中）。访问cccc将从未对齐的地址加载一个字。在某些架构上，它会导致可怕的SIGBUS。 x86检测到未对齐的寻址并减慢一点（可能），但不会崩溃。

是不同对齐指针UB之间的memcpy？

2 个答案: