我们可以安全地说，realloc 的结果不会与原始指针重叠吗？

Question

假设我们有：

char *a = malloc(sizeof(char*));    
char *b = realloc(a,sizeof(char*));

我们能否安全地说b与a没有别名关系？ 参考页面realloc说：

“原始指针ptr无效，任何访问都是未定义的行为（即使重新分配是就地进行的）。”

因此，我们是否可以将b标记为不与a有别名关系，因为我们不能再合法地访问a了？ 然而，这可能会导致一个可疑的优化，下面的分支会被消除：

if (a == b)
  something..

基于我的理解，a == b的比较本身可能是未定义行为（UB），那么这个优化是否在技术上正确呢？

- MIA

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请提供参考链接。 - Ed Heal

是的，realloc 可能返回一个不同的地址。当这种情况发生时，旧地址会被 realloc 释放并可以安全地忽略它。但是，如果 realloc 失败，则会返回 NULL ，旧地址仍然有效。 - Pablo

但是 realloc 也可以返回相同的地址（并且仍然增加内存区域...） - Basile Starynkevitch

如果realloc失败了，那么最好保留旧地址（在您的情况下是a），否则您将无法恢复它。所以永远不要执行"a = realloc(a, newSize);"。 - SoronelHaetir

@Pablo 我最初已经给这个问题打了编译器构建的标签，但是一个mod删除了那个标签。我是从编译器优化的角度来看别名wiki-link。是的，我明白为什么我永远不应该做a = realloc(a,..)。谢谢！ - MIA

Answer 1

释放后，a的值是不确定的。

n1570-§6.2.3 (p2):

[...] 如果在其生命周期之外引用对象，则行为未定义。当指向对象（或刚刚过去）的指针到达其生命周期的末尾时，指针的值变得不确定。

如果该不确定值成为陷阱表示，则比较a == b将导致未定义的行为。

请注意，通过指针传递给free时，所指向的对象的生命周期已经结束。

进一步阅读：
1. 调用free后为什么指针不为空？
2. 悬空指针是不确定的。

- haccks

Answer 2

根据我的理解，a == b的比较本身就是未定义行为。

关于“为什么”，如haccks's answer中所述，在指针被free()释放后，它指向的对象达到了生命周期的尽头，从而使得指针值变得不确定。因此，任何进一步使用（读取）指针本身都可能是未指定的行为，而任何试图使用其指向的地址的尝试都会引发未定义行为。

因此，从技术上讲，您期望的优化是正确的，并且必须使代码表现出定义良好的行为，因为代码本身就是错误的。不要指望编译器来“纠正”您的代码，它可能不会这样做。

话虽如此，关于“我们可以安全地说'b'与'a'没有别名吗？”

我不太清楚你在这里使用“alias”的原因，但为了确保准确性，从C11第7.22.3.5节中官方措辞如下：

P2:

realloc函数释放由ptr指向的旧对象，并返回一个大小由size指定的新对象的指针。新对象的内容应与释放之前的旧对象相同，最多到新旧大小的较小者。[...]

P3:

如果ptr是空指针，则realloc函数对于指定的size表现得像malloc函数一样。否则，如果ptr与先前由内存管理函数返回的指针不匹配，或者该空间已被调用free或realloc函数释放，则其行为未定义。如果无法为新对象分配内存，则旧对象不会被释放，其值也不会改变。

另外，在P4中提到，realloc函数返回一个指向新对象的指针（可能与旧对象的指针相同），如果无法分配新对象，则返回空指针。

- Sourav Ghosh

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在 a 被释放后，这里的比较如何有效？ - haccks

@PascalCuoq 是的，经过 haccks 的回答，我现在清楚地看到了。它所指向的那个对象不再存在，因此指针是不确定的。我会相应地更新并感谢您的评论。 - Sourav Ghosh

@PascalCuoq；哥们！我一直在寻找这篇文章来支持我的回答，因为我记得你曾经在某个地方提到过这篇文章。非常感谢。 - haccks

@haccks 现在我们俩都得收藏它 :) - Sourav Ghosh