我可以获取数组最后一个元素之后的地址吗？

Question

可能是重复的问题:
通过下标取一个超出数组边界的元素的地址：按照C++标准是否合法？

int array[10];

int* a = array + 10;   // well-defined
int* b = &array[10];   // not sure...

最后一行是有效的还是无效的？

- fredoverflow

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重复传说中的https://dev59.com/RHNA5IYBdhLWcg3wX8rk，是否合法？ - Johannes Schaub - litb

@Johannes - 你说得对，投票关闭。 - Omnifarious

Answer 1

是的，你可以访问数组末尾之外的地址，但是你不能对其进行取值操作。对于一个包含10个元素的数组，array+10 是有效的。委员会和其他人多次争论过 &array[10] 是否真的会导致未定义的行为（如果确实会，是否应该）。结果是至少根据当前的标准（包括 C 和 C++），这将正式导致未定义的行为。但是，如果有一个编译器实际上无法处理它，那么在任何争论中，没有人能够找到或引用这个编译器。

编辑：我的记忆好像半对半错——这是（部分）提交给委员会的一个官方缺陷报告，至少一些委员会成员（例如 Tom Plum）认为已经更改措辞，使得它不会导致未定义的行为。然而，这个 DR 是2000年的，状态仍然是“起草”状态，因此它是否真的被修复，或者是否可能被修复，还有待商榷（我没有查看 N3090/3092 来确定）。

然而，在 C99 中，显然不会导致未定义的行为。

- Jerry Coffin

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好答案。有趣的历史背景是，我曾经看到过一个C编译器未能正确地解引用&array[N]。这是在HP-1000主机上的HP RTE上。它设置了一个内存“栏杆”就在我的数组上方，所以参考地址不在程序的地址空间中。这甚至还是在1989年C标准之前，所以我认为可以肯定这个编译器已经不存在了。 - Lee-Man

那个DR中的语言不在N3092中。虽然我现在找不到它们，但有几个已关闭的DR依赖于“空lvalue”语言在那个缺陷的建议解决方案中... - James McNellis

Answer 2

正如其他答案所指出的，表达式array[10]等同于*(array + 10)，这似乎会导致对数组末尾刚过边界的元素进行未定义的解引用。然而，表达式&array[10]等同于&*(array + 10)，C99标准明确规定（6.5.3.2地址和间接运算符）：

  

一元操作符&返回它的操作数的地址。如果操作数的类型是“type”，则结果的类型是“type”的指针。如果操作数是一元*操作符的结果，则既不评估该运算符也不评估&操作符，并且结果就好像两者都省略了一样，但是运算符的约束仍然适用，并且结果不是lvalue。类似地，如果操作数是[]操作符的结果，则既不评估&操作符也不评估由[]隐含的一元*，并且结果就好像删除了&操作符并将[]操作符更改为+操作符。

因此，&array[10]没有任何未定义的行为-没有发生解引用操作。

- Michael Burr

Answer 3

不，它是未定义的。 array[10] 相当于 *(array + 10)。换句话说，你已经解引用了一个无效的指针。

- Edward Strange

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但他没有取消引用它... - Jakob Borg

关于&*p是否在技术上构成无操作或者是解引用后跟随一个取地址符，存在一定的争议。 - Tyler McHenry

"&array[10]" 是合法的，且不会引用元素。 - David R Tribble

@Loadmaster 相当正式 - 在 C++ 和 C89 中，它确实会取消引用元素，从而导致 C89 中的未定义行为。在 C++ 中，如果数组后面没有元素，则会导致未定义行为*（要确保，您必须将该子数组放入多维数组中 - 然后保证有一个元素刚好在另一个数组之后，而不需要填充）。在 C++ 中，如果存在这样的元素，同样是可以的，因为这样的指针本身并不无效 - 指向数组末尾之后的指针是有效的。只是像上面所说的那样约束取消引用它。 - Johannes Schaub - litb

“解引用”指从指针中获取lvalue。它并不意味着读取一个值。标准在5.3.1/1处举例说明：“[注：可以对不完整类型（cv void除外）的指针进行解引用。因此获得的lvalue只能以有限的方式使用（例如，用于初始化引用）；这个lvalue不能转换为rvalue，请参见4.1。]”另请参见3.8/5处的另一个示例：“这样的指针可能会被解引用，但所得到的lvalue只能以有限的方式使用，如下所述。” - Johannes Schaub - litb

Answer 4

array[10] 相当于 *(array + 10)（也相当于 10[array]），所以 &array[10] 的作用类似于从 *(array+10) 中删除 *。任何像样的编译器都应该生成相同的代码（并发出相同的警告）。

- Cogwheel

Answer 5

这实际上是一个相当简单的问题。

你所做的只是指针数学运算，没有任何无效的地方。如果您尝试以某种方式使用生成的指针，则取决于您的进程是否可以访问该指针指向的内存，如果可以，则其权限是什么？

foo.cc:

#include <iostream>

using namespace std;
int main() {
        int array[10];
        int *a = array + 10;
        int *b = &array[10];
        int *c = &array[3000];

        cerr << "Pointers values are: " << a << " " << b << " " << c << endl;
        return 0;
}

编译：

g++ -Werror -Wall foo.cc -o foo

应该不会出现警告，因为 int *b = &array[10] 是有效的

实际上，我添加的后续行也指出了指针运算的一些内容。

不仅 foo 能编译通过，而且还能毫无问题地运行：

 ./foo
  Pointers are: 0x7fff1d356e68 0x7fff1d356e68 0x7fff1d359d20

基本上，数组语法 foo[idx] 是指针数学的一种简化和清晰表现方式。

如果在 c99 方面存在某些困惑，则标准不会以任何方式影响此数学，并且是良好定义的。

C99 中相同的事情：

#include <stdio.h>

int main() {
        int array[10];
        int *a = array + 10;
        int *b = &array[10];
        int *c = &array[3000];

        fprintf(stderr, "Pointers are: %p, %p, %p\n" , a , b , c );
        return 0;
}

然后：

gcc -std=c99 -Wall -Werror -o foo foo.c

./foo

输出：

Pointers are: 0x7fff2c7d22c8, 0x7fff2c7d22c8, 0x7fff2c7d5180

- Elf King