【发布时间】：2021-05-07 10:47:32
【问题描述】：
这是对following question 的跟进。我假设我最初使用的指针算法会导致未定义的行为。但是，一位同事告诉我，该用法实际上已明确定义。下面是一个简化的例子：
typedef struct StructA {
int a;
} StructA ;
typedef struct StructB {
StructA a;
StructA* b;
} StructB;
int main() {
StructB* original = (StructB*)malloc(sizeof(StructB));
original->a.a = 5;
original->b = &original->a;
StructB* copy = (StructB*)malloc(sizeof(StructB));
memcpy(copy, original, sizeof(StructB));
free(original);
ptrdiff_t offset = (char*)copy - (char*)original;
StructA* a = (StructA*)((char*)(copy->b) + offset);
printf("%i\n", a->a);
free(copy)
}
根据 C++11 规范的§5.7 ¶5：
如果指针操作数和结果都指向同一个数组对象的元素，或者超过数组对象的最后一个元素，则计算不应产生溢出；否则，行为未定义。
我假设，以下部分代码：
ptrdiff_t offset = (char*)copy - (char*)original;
StructA* a = (StructA*)((char*)(copy->b) + offset);
导致未定义的行为，因为它：
- 减去两个指向不同数组的指针
- 偏移量计算的结果指针不再指向同一个数组。
这会导致未定义的行为，还是我误解了 C++ 规范？这同样适用于 C 语言吗？
编辑：
根据 cmets，我假设以下修改仍然是未定义的行为，因为生命周期结束后对象的使用：
ptrdiff_t offset = (char*)(copy->b) - (char*)original;
StructA* a = (StructA*)((char*)copy + offset);
在使用索引时是否会定义它：
typedef struct StructB {
StructA a;
ptrdiff_t b_offset;
} StructB;
int main() {
StructB* original = (StructB*)malloc(sizeof(StructB));
original->a.a = 5;
original->b_offset = (char*)&(original->a) - (char*)original
StructB* copy = (StructB*)malloc(sizeof(StructB));
memcpy(copy, original, sizeof(StructB));
free(original);
StructA* a = (StructA*)((char*)copy + copy->b_offset);
printf("%i\n", a->a);
free(copy);
}
【问题讨论】：
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你的假设是正确的，因为你提到的确切原因。而且，是的，C 也一样。
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另外，在 malloc 的位置没有 StructB 对象。您需要使用placement new 创建一个。
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@maxbachmann 不，您分配了内存但没有创建对象
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停止使用那个同事，换一个新的。
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@Jean-BaptisteYunès：这不是一个很好的推理基础。很常见的是，可以保证分配的差异是结构大小的倍数：结构的大小是 8 字节（两个 4 字节成员）或 16（指针是 8 字节，八字节对齐） )，而
malloc返回的地址是 16 的倍数。要断定行为是未定义的，观察original在它指向的内存被释放后是无效的就足够了，而且，减法不在指针之间进入同一个数组。
标签： c++ c undefined-behavior