为什么这段代码会导致浮点异常 - SIGFPE

Question

使用gcc 4.7：

$ gcc --version
gcc (GCC) 4.7.0 20120505 (prerelease)

代码清单（test.c）：

#include <stdint.h>

struct test {
    int before;

    char start[0];
    unsigned int v1;
    unsigned int v2;
    unsigned int v3;
    char end[0];

    int after;
};

int main(int argc, char **argv)
{
  int x, y;

  x = ((uintptr_t)(&((struct test*)0)->end)) - ((uintptr_t)(&((struct test*)0)->start));
  y = ((&((struct test*)0)->end)) - ((&((struct test*)0)->start));

  return x + y;
}

编译和执行

$ gcc -Wall -o test test.c && ./test
Floating point exception

SIGFPE是由第二个赋值语句（y = ...）引起的。在汇编列表中，该行存在除法运算符？请注意，x=和y=之间唯一的区别是强制转换为(uintptr_t)。

- Wade

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GCC探索器输出：http://preview.tinyurl.com/8ah2fa7 - Wade

char start[0]; 意味着你已经超出了标准定义的范围。在那之外发生的事情，真的那么有趣吗？ - Daniel Fischer

Answer 1

忽略标准中由于违反约束条件而导致的未定义行为，gcc 在这里所做的是计算两个指向 char[0] 的指针之间的差值 - &(((struct test*)0)->start) 和 &(((struct test*)0)->end)，并将该差值除以 char[0] 的大小，当然其大小为0，因此会得到一个除以0的结果。

- Daniel Fischer

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出于历史原因，在UNIX中，整数除以0会产生浮点异常（SIGFPE信号）。 - ouah

那是UNIX（和衍生系统）的特色吗？我以为那是x86的东西。 - Daniel Fischer

好问题。我知道在UNIX上x86是这种情况，但我不确定其他系统是否也是如此。 - ouah

@ninjalj 我敢打赌，一些使用更加奇特的处理器的UNIX系统在汇编指令除以0时可能会出现未定义行为，并且实际上可能会随机响应。 - ouah

关于C和POSIX要求。 C不需要实现发出SIGFPE信号（例如在整数除以零时）（C11，7.11p4）“实现不需要生成这些信号中的任何一个，除非是显式调用raise函数的结果”并且POSIX也是如此：请参见此POSIX接受的解决缺陷，以澄清情况：http://austingroupbugs.net/view.php?id=536 - ouah