引用未初始化的内存而不访问它是否合法？答案

【问题标题】：Is it legal to reference uninitialized memory without accessing it?引用未初始化的内存而不访问它是否合法？
【发布时间】：2013-08-05 15:01:37
【问题描述】：

以下情况，我有一个包含指向整数变量的指针的结构，如下所示：

struct Structure[] = { 
    { &Var[0], &Var[1] },
    { &Var[2], &Var[3] }
};

事情是：Var 在第一次填充此结构时未初始化。（如：NULL）不久之后（第一次传递）变量Var 将被初始化，并且引用将相应更新。

我认为这没有任何故障的原因，但我希望您能在这方面提供专业知识。将无效内存（带有数组下标）的引用放入这样的数组中是否合法？还是我需要针对这种情况采取不同的方法？

在第一次初始化之前，我不会访问这些变量的内容。

非常感谢。

编辑：为了以后读者的利益：Var是一个全局指针变量，一开始就被初始化为NULL。初始化通过使用new将其变成一个数组。

【问题讨论】：

我有理由确定答案是否定的，并且某些优化器会破坏您的代码。
“或者我需要一种不同的方法来应对这种情况？”嗯，也许，初始化变量？
Var 是引用还是指针？
什么是未初始化的，Var 或Var[0]？如果Var 被初始化为指向“一个未初始化的内存区域”，那么你的代码就可以了。
如果Var 是一个未初始化的指针，那么这就是各个方向的UB。如果它是 T 类型的 array 且具有未初始化的 content 则这是定义的行为，只要您不 read 的内容存储在您的结构（或Var）中的地址，直到上述位置它们自己的存储已被初始化。如果没有更多关于 Var 类型的信息，那就是我能提供的最深的评论了。

标签： c++ variables memory

【解决方案1】：

我假设Var 是一个指针对象并且它的当前值是一个空指针。您的陈述暗示了这一点：

Var 在第一次填充此结构时未初始化。（如：NULL）

我还假设Var 没有在块范围内定义。如果它是在块范围内定义的，并且您没有对其进行初始化或为其分配值，那么它的值就是垃圾，不一定是空指针值，并且任何引用其值的尝试都有未定义的行为。

行为未定义。

如果Var == NULL，则&Var[N] 具有未定义的行为。

arr[index] 根据定义等同于*(arr + index)，因此&Var[N] 等同于&(*(Var + N))。指针算术的行为是根据指针指向的数组对象的元素来定义的（单个对象被视为单元素数组），而空指针不指向任何东西。

题外话：

C 明确表示&*x 被评估为x，&[x[i]) 被评估为x+i； C++ 没有这样说，所以& 的操作数必须是有效的。 C++ 有一个添加0 的特殊情况，即使对于空指针也有很好的定义（C 没有这种特殊情况）。但是&Var[0] 在 C 和 C++ 中仍然无效，但原因不同。在 C 中，它等价于 Var + 0，但将 0 添加到空指针具有未定义的行为。在 C++ 中，它不等同于Var + 0；而是相当于&(*(Var + 0))； Var + 0 是一个空指针，取消引用它有未定义的行为。）

题外话结束。

是的，只是计算一个无效地址具有未定义的行为，即使它从未被取消引用。

这是 2011 ISO C++ 标准 5.7 [expr.add] 第 5 段中的相关文本；特别注意最后：

当具有整数类型的表达式被添加或减去时从一个指针，结果具有指针操作数的类型。如果指针操作数指向数组对象的一个元素，而数组足够大，结果指向一个元素偏移量原始元素使得下标的差异结果和原始数组元素等于积分表达式。换句话说，如果表达式 P 指向一个数组对象，表达式 (P)+N（等价于 N+(P)）和 (P)-N （其中 N 的值为 n）分别指向 i + n-th 和 i − 数组对象的第 n 个元素，前提是它们存在。此外，如果表达式 P 指向数组对象的最后一个元素，表达式 (P)+1 指向数组对象的最后一个元素，如果表达式 Q 指向数组的最后一个元素对象，表达式 (Q)-1 指向数组的最后一个元素目的。如果指针操作数和结果都指向元素相同的数组对象，或数组的最后一个元素对象，评估不应产生溢出；否则，行为未定义。

【讨论】：

您能否提供禁止对空指针进行算术运算的参考？还是我误解了你的意思？
@MarkB 这与NULL的法律定义有关。如果NULL 定义为((void*)0)（在C 中合法，在C++ 中非法），那么对其进行任何算术都是非法的。（显然，如果 NULL 被定义为 0，那么 NULL + 0 是合法的。）
另外，NULL + 1 在 C++ 中应该没问题。但是，尝试使用结果来初始化指针是行不通的，因为0 + 1 可能是一个整数常量表达式，但它肯定不会计算为 0。
"(C 明确表示 &*x 被计算为 x，而 &[x[i]) 被计算为 x+i；C++ 没有这样说，所以 & 的操作数有是有效的。）”似乎这意味着当Var是空指针时，即使&Var[0]在C++中也无效。
@ATaylor：为了未来读者的利益，请使用该信息更新您的问题。

【解决方案2】：

由于在第一次传递之后才使用这些值，因此请做正确的事情并将结构的指针初始化为 null。然后在你知道它们的时候输入正确的值。如果您采用这种方法，您的“是否合法”问题就会消失！

【讨论】：

+1。其实struct Structure[2]; 就够了。如果从未使用过初始化结果，则无需进行此初始化。

【解决方案3】：

回答具体问题（忘记示例代码）：是的，您可以引用未初始化的内存，您根本无法取消引用它并期望定义的行为。

【讨论】：