访问部分初始化的数组是否是未定义行为？

Question

访问部分初始化的数组是否是未定义行为？

clanguage-lawyer

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有关访问未初始化变量是否产生未定义行为的讨论已经进行了几次（例如在这个SO答案中），我也查看了关于未确定值和未定义行为的这份在线C11草案标准。

从SO和标准中发现（也许我有所疏漏），当访问未初始化变量时，未定义行为与陷阱表示或具有（隐式）寄存器存储类别的可能性有关。

但是，如果相应的变量是一个数组（无法获得寄存器存储类别），而且数据类型不能有陷阱表示（例如根据6.2.6.1p5对字符类型的定义）呢？

那么，访问这样的值仍然会产生未定义行为吗？

int main () {
    char output[10];
    for (int i=0; i<10; i+= 2) {  // initializing every 2nd element only
        output[i] = '0' + i;
    }
    char c = output[1]; // accesses something "uninitialized"; But is it UB?
    printf("%c\n", c);  // prints probably garbage; But what if I don't care?
    return 0;
}

- Stephan Lechner

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@PeterJ 好的，那请将其作为答案，并解释为什么，并且用标准中的引用来支持您的观点。我会很乐意给您点赞。 - Petr Skocik

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@PeterJ那为什么不链接其中一个已经回答过的10000000000次呢？ - interjay

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@PeterJ 未初始化的自动指针通常可以声明为“register”。但是在这段代码中，数组不能这样做，这就是我理解的区别。 - Petr Skocik

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@PeterJ: 这个问题并没有被多次回答过。实际上，即使使用标量而不是数组的更简单版本的这个问题已经被回答了，但是答案是矛盾的（有些人说是未定义行为，有些人则说不是未定义行为，两种观点对于普通人来说都似乎是正确的）。 - John Zwinck

1

另一个有意义的评论是关于使用register存储类说明符声明数组的C11标准（草案n1570）§6.7.1（6和注释121）。虽然实现是定义的，但没有什么阻止使用register存储类说明符声明数组，使所有具有自动存储的数组都属于“可能已用寄存器存储类声明”的范畴，进一步表明访问任何未初始化的值都是未定义行为。这仍然不太清楚... - David C. Rankin

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2个回答

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根据C标准（6.2.6 类型的表示，6.2.6.1 通用）：

5 某些对象表示不需要表示对象类型的值。如果对象的存储值具有这种表示，并且被lvalue表达式读取没有字符类型，则行为是未定义的....

因此，对于字符数组，没有未定义的行为。

字符类型的对象没有陷阱表示。

- Vlad from Moscow

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这只是其中的一部分。还有关于未初始化值的6.3.2.1/2。 - interjay

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- David C. Rankin · Accepted Answer

这种类型的问题和讨论总是具有挑战性，因为它需要解释C标准，而在许多方面，C标准并不是为了清晰而编写的，而更多地是各个派系之间达成妥协和共识所产生的结果。经过多次阅读后，很明显花费更多的时间来讨论要包含什么或不包含什么，而不是如何使其更易于阅读和理解。

继续评论中的内容，我认为我们都可以基于评论和答案中引用的次数达成一致，即C11标准（草案n1570）§6.3.2.1左值、数组和函数指针（¶2）适用。

如果lvalue指定了具有自动存储期的对象，并且该对象可以使用寄存器存储类声明（从未取其地址），并且该对象未初始化（未使用初始化程序声明且在使用之前未执行任何分配给它的操作），则行为未定义。(强调我的)

问题是，“自动存储的数组是否可以使用寄存器存储类声明？” 乍一看，显而易见的想法是，“带有寄存器存储类说明符的数组？那太愚蠢了，你不能获取地址，你怎么能访问值？” 鉴于§6.2.5类型(注释36)) “当访问数组成员时，此类对象的地址会隐式地被取出。”

首先的想法通常是错误的，因为具有自动存储的数组允许使用寄存器存储类。§ 6.7.1 (6 & comment 121) 以下代码是完全合法的，虽然可能不是很有用。

#include <stdio.h>

int main (void) {

    register int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
    register size_t n = sizeof a / sizeof (int);

    printf ("n : %zu\n", n);

    return 0;
}

只有 sizeof 和 _Alignof 这两个运算符可以应用于使用存储类说明符 register 声明的数组。（详见 § 6.7.1（注释121））

根据上述内容，并且给定数组中任何未初始化的元素 "未初始化（未声明初始化程序并且在使用之前没有执行分配），行为是未定义的。"

针对您的特定情况：

    char c = output[1]; // accesses something "uninitialized"; But is it UB?

output[1] 表示一个自动存储期对象，它可以被声明为寄存器存储类（从未取地址），并且该对象未初始化（未使用初始值进行声明并且在使用前未对其进行赋值），这种情况的行为是未定义的。