从堆栈地址形成指针范围是不确定的行为？

Question

有些C或C ++程序员惊讶地发现即使是storing an invalid pointer is undefined behavior。但是，对于堆或堆栈数组，可以存储一个超过数组末尾的地址，这允许您存储“结束”位置以便在循环中使用。

但是从单个堆栈变量形成指针范围是未定义的行为，如：

char c = 'X';
char* begin = &c;
char* end = begin + 1;

for (; begin != end; ++begin) { /* do something */ }

虽然上面的例子很没用，但是如果某个函数需要一个指针范围，那么这可能很有用，而且你只有一个值来传递它。

这是未定义的行为吗？

Answer 1

这是允许的，行为已定义，begin和end都是安全派生的指针值。

在C ++标准第5.7节（[expr.add]）第4段中：

  

出于这些运算符的目的，指向非阵列对象的指针与指向长度为1的数组的第一个元素的指针的行为相同，其中对象的类型为其元素类型。

使用C时，可以在C99 / N1256标准6.5.6第7节中找到类似的条款。

  

出于这些运算符的目的，指向不是数组元素的对象的指针与指向长度为1的数组的第一个元素的指针的行为相同，其对象的类型为元素类型。

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顺便说一下，在3.7.4.3节（[basic.stc.dynamic.safety]）“安全派生指针”中有一个脚注：

  

本节不对取消引用未由::operator new分配的内存的指针施加限制。这保持了许多C ++实现使用二进制库和用其他语言编写的组件的能力。特别是，这适用于C二进制文件，因为取消引用由malloc分配的内存的指针不受限制。

这表明整个堆栈中的指针算法是实现定义的行为，而不是未定义的行为。

Answer 2

我相信，从法律上讲，您可以将单个对象视为大小为1的数组。此外，只要没有取消引用，将指针放在任何数组末尾之外是绝对合法的。所以我相信它不是UB。

Answer 3

只要您不取消引用无效迭代器，它就不是未定义的行为。
您可以在分配之外保留指向内存的指针，但不允许取消引用它。

Answer 4

ISO14882：2011（e）的5.7-5声明：

  

添加或减去具有整数类型的表达式时   从指针开始，结果具有指针操作数的类型。如果   指针操作数指向数组对象的元素和数组   足够大，结果指向一个偏离的元素   原始元素使得下标的差异   结果和原始数组元素等于整数表达式。   换句话说，如果表达式P指向一个的第i个元素   数组对象，表达式（P）+ N（等效地，N +（P））和（P）-N   （其中N的值为n）分别指向i + n和i -   数组对象的第n个元素，只要它们存在即可。而且，如果   表达式P指向数组对象的最后一个元素，即   表达式（P）+1指向数组对象的最后一个元素，   如果表达式Q指向一个数组的最后一个元素   对象，表达式（Q）-1指向数组的最后一个元素   宾语。如果指针操作数和结果都指向元素   对于相同的数组对象，或者超过数组对象的最后一个元素，评估不应产生溢出;否则，行为是   未定义。

除非我忽略了某些内容，否则添加仅适用于指向同一数组的指针。对于其他一切，最后一句适用：“否则，行为未定义”

修改 实际上，当您添加5.7-4时，事实证明您所做的操作（虚拟地）在数组上，因此该句子不适用：

  

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。

Answer 5

一般来说，指向超出内存空间的行为是未定义的行为，但是“一个接一个结束”有一个例外，根据标准是有效的。

因此，在特定示例中，&c+1是有效指针，但无法安全地解除引用。

Answer 6

您可以将c定义为大小为1的数组：

char c[1] = { 'X' };

然后，未定义的行为将成为定义的行为。 结果代码应该相同。