编译器是否允许回收已释放的指针变量？

Question

编译器是否允许回收已释放的指针变量？

cpointersfreecompiler-optimizationstandards-compliance

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有人声称

在使用~~realloc函数~~释放指针变量后编译器可以自由地将该指针变量用于其他目的，因此您不能保证它具有与之前相同的值

即

void *p = malloc(42);
uintptr_t address = (uintptr_t)p;
free(p);

// [...] stuff unrelated to p or address

assert((uintptr_t)p == address);

可能会失败。

C11附录J.2如下：

指向由free或realloc函数释放的空间的指针的值被使用(7.22.3)[未定义]

但显然该附录不是规范性的。

附录L.3（规范，但可选）告诉我们，如果

指向由free或realloc函数释放的空间的指针的值被使用(7.22.3)。

结果允许是关键未定义行为。

这证实了该声明，但我想从标准文本中看到一个合适的引用，而不是附录。

- Christoph

1

相关：https://dev59.com/s2Qn5IYBdhLWcg3wLkvL - Oliver Charlesworth

2

话虽如此，这并不意味着编译器会“重用”它。当然，这是未定义行为的一种可能结果。 - Oliver Charlesworth

2

(uintptr_t)p 会导致未定义的行为 - 在释放 p 后，您不允许使用它的值。（它具有未初始化变量的相同状态） - M.M

@georgem：是的，这显然是未定义行为；因此指针不仅仅是带有糖衣的整数 - 如果将它们按值传递给“神奇”函数，它们可能会失效；就我个人而言，我认为这违反了POLA原则，但事实就是这样... - Christoph

1

“编译器可能会‘重用’它”并不符合逻辑。——如果你理解“可能”一词和基本的情态逻辑，那么就是符合逻辑的。 - Jim Balter

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Pascal Cuoq · Accepted Answer

当一个对象结束其生命周期时，指向它的所有指针都变得不确定。这适用于块作用域变量和malloc分配的内存。在C11中适用的条款为6.2.4:2。

对象的生命周期是程序执行期间保证为其保留存储空间的部分。对象存在，并保持其在整个生命周期中的最后存储值。如果在生命周期外引用对象，则行为未定义。当指向对象（或刚过去）的指针到达其生命周期的结尾时，指针的值变得不确定。

使用不确定的内存进行任何操作，包括明显无害的比较或算术运算，都是未定义的行为（在C90中；后来的标准使事情变得非常复杂，但编译器继续将使用不确定内存视为未定义行为）。

例如，下面的程序打印出"p"和"q"既不同又相同？各种编译器执行的结果显示在此处。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <inttypes.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
  char *p, *q;
  uintptr_t pv, qv;
  {
    char a = 3;
    p = &a;
    pv = (uintptr_t)p;
  }
  {
    char b = 4;
    q = &b;
    qv = (uintptr_t)q;
  }
  printf("Roses are red,\nViolets are blue,\n");
  if (p == q)
    printf ("This poem is lame,\nIt doesn't even rhyme.\n");
  else {
    printf("%p is different from %p\n", (void*)p, (void*)q);
    printf("%"PRIxPTR" is not the same as %"PRIxPTR"\n", pv, qv);
  }
}