Question

说我有一个这样的数组：

int val[10];

我故意用从负值到任何高于9的值来索引它，但没有以任何方式使用结果值。这可能是出于性能原因（也许在进行数组访问后检查输入索引会更有效。）

我的问题是：

这样做是否安全，或者是否会遇到某种内存保护障碍，风险会破坏某些指数的内存或类似情况？
如果我像这样访问超出范围的数据，它可能效率不高吗？（假设数组没有内置范围检查）。
这会被视为不良做法吗？（假设写了一条评论表示我们知道使用超出范围的指数）。

Answer 1

这是未定义的行为。根据定义，undefined意味着“任何事情都可能发生”。你的代码可能崩溃，它可以完美地工作，它可以带来所有人的和平与和谐。我不打赌第二次或最后一次。

Answer 2

这是未定义的行为，您实际上可能会与优化器发生冲突。

想象一下这个简单的代码示例：

int select(int i) {
    int values[10] = { .... };

    int const result = values[i];

    if (i < 0 or i > 9) throw std::out_of_range("out!");

    return result;
}

现在从优化器的角度来看待它：

int values[10] = { ... };：有效索引位于[0, 9]。
values[i]：i是一个索引，因此i位于[0, 9]。
if (i < 0 or i > 9) throw std::out_of_range("out!");：i位于[0, 9]，永不服用

因此优化器重写的函数：

int select(int i) {
    int values[10] = { ... };

    return values[i];
}

有关开发人员未采取任何禁止行为的事实，有关假设向前和向后传播的更多有趣故事，请参阅What every C programmer should know about Undefined Behavior: Part 2。

修改

可能的解决方法：如果您知道可以从-M访问+N，则可以：

使用适当的缓冲区声明数组：int values[M + 10 + N]

抵消任何访问：values[M + i]

Answer 3

作为verbose said，这会产生未定义的行为。接下来会更加精确。

5.2.1 / 1说

[......]表达式E1 [E2]与*（（E1）+（E2））相同（按照定义）

因此，val[i]相当于*((val)+i))。由于val是一个数组，因此在执行加法之前会发生数组到指针的转换（4.2 / 1）。因此，val[i]相当于*(ptr + i)，其中ptr是int*设置为&val[0]。

然后，5.7 / 2解释了ptr + i指向的内容。它还说（重点是我的）：

[...]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的元素，评估不得产生溢出; 否则，行为未定义。

在ptr + i的情况下，ptr是指针操作数，结果是ptr + i。根据上面的引用，两者都应指向数组的元素或指向最后一个元素的元素。也就是说，在OP的情况下ptr + i是一个明确定义的表达式，适用于所有i = 0, ..., 10。最后，*(ptr + i)已为0 <= i < 10定义明确，但i = 10未定义。

修改：

我很困惑val[10]（或等价地，*(ptr + 10)）是否会产生未定义的行为（我正在考虑C ++而不是C）。在某些情况下这是真的（例如int x = val[10];是未定义的行为）但在其他情况下这不是那么清楚。例如，

int* p = &val[10];

正如我们所看到的，这相当于int* p = &*(ptr + 10);，它可能是未定义的行为（因为它解除引用指向一个超过val的最后一个元素的指针）或者与明确定义的int* p = ptr + 10;相同。

我发现这两个参考文献显示了这个问题有多模糊：

May I take the address of the one-past-the-end element of an array?

Take the address of a one-past-the-end array element via subscript: legal by the C++ Standard or not?

Answer 4

如果将它放在带有一些填充整数的结构中，它应该是安全的（因为指针实际上指向“已知”目标）。但最好避免它。

struct SafeOutOfBoundsAccess
{ 
    int paddingBefore[6];
    int val[10];
    int paddingAfter[6];
};

void foo()
{
    SafeOutOfBoundsAccess a;
    bool maybeTrue1 = a.val[-1] == a.paddingBefore[5];
    bool maybeTrue2 = a.val[10] == a.paddingAfter[0];
}

C / C ++故意超出范围索引

4 个答案: