通过严格解释C标准允许对可能无效的指针进行操作

时间:2015-07-09 16:28:07

标签: c pointers undefined-behavior c89

原始问题

(请参阅“编辑:更新的方案”)

这个问题可能是一个或另一个方面的重复,涉及到超出范围的对象指针的未定义行为的大量问题。但我在这里找到的所有问题主要是专门的用例。所以我想把这个问题颠倒过来,不要问是否禁止某些事情,但是究竟允许什么?

有一个可能的场景:你有一个带有指针的函数 - 你不知道它是否来自一个(仍然)有效的对象。哪些操作在所有情况下未定义的行为?哪个可能有未指明的副作用?

int * myFunc(const int * const A, int * B)
{
   ...
}

修改:更新了方案

在对问题的评论和Matt McNabbs answer中,有人指出UB最有可能上升,因为在调用场景中的函数期间使用了无效指针(s值)。因此,我将稍微改变一下场景(遵循Keith Thompsons answer中的示例):

int *ptr = malloc(sizeof *ptr);
/* the value of ptr is now valid, possibly NULL */
if (ptr != NULL) 
{
    /* the value of ptr is valid and non-null */
    free(ptr);
    /* the value of ptr is now invalid */

    ... /* here operations in question */
}

允许的操作列表:

(由您的答案和评论填写并更正。)

  • 定义明确:获取指针变量的大小。例如。 sizeof(ptr)
  • 定义明确:获取解除引用指针的大小(假设它不是void *)。例如。 sizeof(*ptr)(请参阅EOFJonathan Leffler 的评论)。
  • 定义明确:将另一个(有效)值赋给指针(而不是引用变量!)。例如。 ptr = NULL;
  • 定义明确:访问指针的表示形式(例如来自Keith Thompsonanswer):

    unsigned char rep[sizeof ptr];
    memcpy(rep, &ptr, sizeof ptr); /* ok, accesses the representation */
                                   /* but not the value */
    

根据标准未明确定义的操作:

(由您的答案和评论填写并更正。)

这些操作通常被视为在无效指针上定义良好,但根据标准没有明确定义:

  • 未定义:比较指针的值(甚至是NULL指针常量)
  • 未定义:转换为整数值

与所有未定义的行为一样,你可以使用许多机器上的指针来逃避(ab),但C标准并不保证你会逃脱并且有(或曾经是)机器滥用指针会导致程序失败。

一般来说,请参阅Keith Thompson's answer - 以及下面的广泛评论。

2 个答案:

答案 0 :(得分:5)

任何使用无效指针的行为都有未定义的行为。

int *ptr = malloc(sizeof *ptr);
// the value of ptr is now valid, possibly NULL
if (ptr != NULL) {
    // the value of ptr is valid and non-null
    free(ptr);
    // the value of ptr is now invalid
    ptr; // UNDEFINED BEHAVIOR
}

引文:N1570 6.2.4p2:

  

当指针变为不确定时,指针的值变得不确定   它指向(或刚刚过去)的对象到达其生命周期的末尾。

编译器可能不会为表达式语句ptr;生成任何代码;当然,这是在未定义行为的范围内。

指针 object 上没有检索其值的任何操作(至少可能)定义良好:

sizeof ptr;  // ok, doesn't use the value
sizeof *ptr; // ok, doesn't use the value, only the type
ptr = NULL;  // ok

您还可以访问指针对象的表示,而无需访问其值:

unsigned char rep[sizeof ptr];
memcpy(rep, &ptr, sizeof ptr); // ok, accesses the representation
                               // but not the value

虽然你对结果的了解不多。

答案 1 :(得分:1)

这个问题非常广泛。但要回答您的具体情况:

int * myFunc(const int * const A, int * B)

如果使用无效指针值调用此函数,则它已经导致未定义的行为,方法是在准备调用函数时评估无效指针值。

您的所有要点"定义明确"没有明确的定义,因为一旦发生UB,猫就不能放回袋子里。