读取未确定值是否属于未定义行为？

Question

问题是在回答问题“转换为int时，C/C++的bool类型是否总是保证为0或1？”的评论中出现的。

涉及的代码分配了一个（本地）未初始化值的bool数组。

const int n = 100;
bool b[n];

很明显，b 中的值是不确定的。

一些评论者认为，例如读取 b[0] 是未定义行为。C++ 标准中是否有这样的规定？我仍然坚信相反：

1. 显然已分配存储并完成了基本布尔类型的初始化，因为它没有构造函数。因此，它肯定不同于解引用未初始化指针，或调用未初始化的非平凡对象的方法/转换运算符。标准似乎涵盖了这些特定情况。

2. 在 C 中，行为确实是未定义的：What happens to a declared, uninitialized variable in C? Does it have a value?，一些答复者似乎混淆了两者。

3. 在我找到的最新的 C++0x 草案中，我找不到任何关于不确定值的定义，也没有任何定义允许访问此类值触发处理器陷阱。事实上，Bjarne Stroustrup 不确定不确定值可能是什么：http://zamanbakshifirst.blogspot.com/2007/02/c-indeterminate-value.html

- Sebastian

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哦，"未定义行为"是StackOverflow这里非常喜欢的一个术语，它被用于从实现定义、未指定到真正的未定义的所有情况。 - Šimon Tóth

我的意思是那种传说中的“鼻涕鬼”式的未定义。 - Sebastian

顺便提一下，8.5-9讲到了这个问题。 - Šimon Tóth

@Let_Me_Be：这可能是真的，有时人们可能会错误地将某些情况分类，即使他们理解差异。但这是UB在唯一重要的意义上，也就是标准中定义的意义。 - Steve Jessop

请注意，我对于“未初始化的局部变量是否是最快的随机数生成器？”这个问题的回答也是相关的。我们可以看到编译器正在积极利用不确定值周围的未定义行为。 - Shafik Yaghmour

Answer 1

是的，正式地说，未确定值的rvalue转换是UB（除了unsigned char，原本我写了“和变体”，但据我回忆，正式版本适用于1的补码有符号字符，其中可能使用负0作为陷阱值）。

我太懒了，不想为你查找标准段落，也懒得关心因此而获得的踩数。

然而，在实践中，只有在（1）古老的架构上，以及（2）64位系统上才会出现问题。

编辑：哎呀，我现在似乎记起来有一个博客文章和相关的缺陷报告，涉及访问未确定的char的正式UB。所以也许我必须实际检查标准，+搜索DRs。啊，那就等会儿吧，现在喝咖啡！

编辑2：Johannes Schaub很友好地提供了这个 SO问题的链接，其中讨论了访问char的UB。所以，我就从那里记起来了！谢谢，Johannes。

干杯& hth.，

- Cheers and hth. - Alf

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@downvoter：请说明下投反对票的原因，这样其他人就可以了解回答有什么问题，或者为什么你的反对票是无意义的。 - Cheers and hth. - Alf

非函数、非数组类型 T 的左值（lvalue）可以转换为右值（rvalue）。如果 T 是不完整类型，则需要进行此转换的程序是非法的。如果该左值所指向的对象既不是类型为 T 的对象，也不是类型派生自 T 的对象，或者该对象未初始化，则需要进行此转换的程序具有未定义行为。 - Steve Jessop

嘿，我不会因为你的懒惰而给你投反对票。然而，我也可能不会因此给你点赞。 - default

你的链接指向youtube.com，而不是一个SO问题。这很有趣，但可能不是你想要的 :-) - Sebastian

@Sebastian：抱歉，我无法帮助你解决C++0x的问题，因为我还不理解那些额外的值类型。我只是在谈论标准。我认为这很不可能故意在C++0x中定义行为，因为我所能想到的唯一定义的行为是说bool有一个值（true或false），但是它的值是未指定的。实际上，这意味着每当从较大的存储器读取bool值时都需要进行掩码操作，而没有任何好处。 - Steve Jessop

Answer 2

这个问题的答案随着最新的C++1y工作草案（N3946）而改变，我们可以在这里找到。第8.5节“初始化器”第12段与C++03和C++11有很大不同，现在包含以下内容（重点是我的）：

如果未为对象指定初始化程序，则会默认初始化该对象。当获得具有自动或动态存储期限的对象的存储空间时，该对象具有不确定值，并且如果未对该对象执行初始化，则该对象将保留不确定值，直到该值被替换（5.17）。[注意：具有静态或线程存储期限的对象将被零初始化，请参见3.6.2。-结束注释]如果评估产生不确定值，则行为除以下情况外都是未定义的：

并列出了一些仅适用于无符号窄字符类型的异常情况，我在 C++11相对于使用不确定值和未定义行为方面发生了变化吗？中有一个完整的引用。

因此，在您的情况下，b具有自动存储期，并且未初始化，因此具有不确定的值。因此，评估b [0]确实是未定义的行为。

以前，我们需要使用左值到右值转换来证明这是未定义的，但这是有问题的，因为转换是未指定的。

请注意，本节中的不确定值是用斜体字表示的，因此它意味着正在现场定义该术语。因此，现在C ++ 1y实际上定义了该术语。以前该术语被使用而没有定义，这在缺陷报告616中有所涵盖。

- Shafik Yaghmour

Answer 3

在3.9.1基本类型下，关于bool，标准规定：

bool类型的值只能是true或false。

注释中说明：

在国际标准中，如果使用bool值的方式被描述为“未定义”，例如检查未初始化的自动对象的值，可能会导致它的行为既不是真也不是假。

- UncleBens

Answer 4

读取未确定的值通常会导致未定义行为，这不仅仅是一个"理论"问题。即使对于所有可能的位模式都有定义值的类型，也不应该认为未确定的值以与未指定的值不同的方式表现是"令人惊讶"的。例如，如果*p保持未确定的值，并且x除了所示之外没有在任何地方使用，那么代码：

uint32_t x,y,z;
...
x = *p;
if (condition1) y=x;
... code that "shouldn't" affect *p if its value is defined
if (condition2) z=x;

could be rewritten as:

if (condition1) y=*p;
... code that "shouldn't" affect *p if its value is defined
if (condition2) z=*p;

如果*p的值为未确定值，则编译器不会禁止在两个“if”语句之间的代码修改其值。例如，如果*p占用的存储空间在释放和重新分配之前被“float”占用，编译器可能会在上述两个“if”语句之间写入该“float”值。

- supercat