是否比较不在同一数组定义的行为中的两个指针的相等性？答案

【问题标题】：Is comparing equality on two pointers that are not in the same array defined behaviour?是否比较不在同一数组定义的行为中的两个指针的相等性？
【发布时间】：2018-03-06 16:45:37
【问题描述】：

请考虑

int main(void)
{
    int a;
    int b;
    int* pa = &a;
    int* pb = &b;

    int e = pa == pb;
}

这是明确定义的吗？ pa 和 pb 没有指向同一个数组中的元素。

【问题讨论】：

是的，已经定义好了。不确定它是否有用。
@DyZ: 恕我直言，只有一点点绒毛才能说服我 ;-)
定义明确。永远不要怀疑它。对指针的关系操作必须在指向同一个对象的指针上。
在这种情况下，a,b 都没有初始化也没有分配。它与您的调查问题有关吗？（IMO，它不会改变“是”的答案。）
@chux 不，不是。我想以尽可能少的方式呈现它，也许是为了让我看起来不像真正的江湖骗子;-)

标签： c language-lawyer

【解决方案1】：

这种行为是明确定义的。

C standard 第 6.5.9 节关于等式运算符（==、!=）陈述如下：

2 应满足以下条件之一：

两个操作数都有算术类型；

两个操作数都是指向兼容类型的合格或不合格版本的指针；

一个操作数是指向对象类型的指针，另一个是指向限定或非限定版本的 void 的指针；或

一个操作数是一个指针，另一个是一个空指针常量。

...

5 否则，至少有一个操作数是指针。如果一个操作数是指针，另一个是空指针常量，则空指针常量被转换为指针的类型。如果一个操作数是一个指向对象类型的指针，另一个是指向对象类型的指针 void 的合格或不合格版本，前者被转换为后者的类型。

6 两个指针比较相等当且仅当两个指针都是空指针，都是指向同一个对象的指针（包括指向一个对象的指针）和开头的子对象）或函数，两者都是指向的指针一个超过同一数组对象的最后一个元素，或者一个是指向一个数组对象末尾的指针，另一个是指向恰好发生在的不同数组对象的开头的指针紧跟地址中的第一个数组对象空间。

根据第 2 段，它不需要两个指针指向同一个对象，只要求类型兼容或至少其中一个是 void * 或 NULL。第 6 段随后说明了两个指针比较相等的含义。

这与第 6.5.8 节不同，后者涉及关系运算符（<、>、<=、>=），即使类型相同，也不允许在不相关的对象之间进行比较：

5 比较两个指针时，结果取决于所指向对象在地址空间中的相对位置。 如果两个指向对象类型的指针都指向同一个对象，或者都指向同一数组的最后一个元素对象，它们比较相等。如果指向的对象是同一聚合对象的成员，指向结构的指针稍后声明的成员比较大于指向的指针在结构前面声明的成员，以及指向具有较大下标值的数组元素比较大于指向具有较低下标值的同一数组的元素的指针。
指向同一联合对象成员的所有指针比较平等的。如果表达式 P 指向数组的元素对象和表达式 Q 指向的最后一个元素同一个数组对象，指针表达式Q+1比较大于P . 在所有其他情况下，行为未定义

在这里，它说明了如何比较指向同一数组对象内的两个指针，并且在所有其他情况下行为是未定义的。第 6.5.9 节没有有这样的措辞。

附带说明：

char a[5], b[5];

如果a 在内存中紧跟b，则6.5.9p6 可以允许a + 5 == b 评估为真。

【讨论】：

..and that 我怀疑（你的最后陈述）。所有指针可以比较是否相等，与它们指向的类型无关。在引用的第三个项目符号中，两者都可以是空指针。
@PaulOgilvie 好点。添加注释，void * 和 NULL 也允许比较。

【解决方案2】：

如果我可以引用c11 标准：§6.5.9¶2 关于== 的约束：

应满足以下条件之一：

两个操作数都有算术类型；

两个操作数都是指向兼容类型的合格或不合格版本的指针；

一个操作数是指向对象类型的指针，另一个是指向限定或非限定版本的 void 的指针；或

一个操作数是一个指针，另一个是一个空指针常量。

所以是的，按照这个 - 你的代码格式正确。这是定义明确的（为什么？因为 standard doesn't mention 以任何形式比较两个不相关的指针以获得平等是未定义的行为（所有访问元素都不是。脚注109））。¹

这是§6.5.9¶6中所说的

两个指针比较相等当且仅当两个指针都是空指针，都是指向同一个对象（包括一个指向一个对象和一个在其开头的子对象）或函数的指针，两者都是指向最后一个元素的指针相同的数组对象，或者一个是指向一个数组对象末尾的指针，另一个是指向另一个数组对象的开头的指针，该数组对象恰好紧跟在地址空间中的第一个数组对象之后

^{1) 链接部分( §6.5.9¶6 ) 是描述使用== 比较的两个指针何时相等的部分。根据法律，现在我们可以说所有其他情况都不是平等的。
没有对未明确定义的其他声明提出任何声明。}

澄清一点 - 关系运算符的规则与相等运算符的规则完全不同。 §6.5.8¶5部分（关系运算符的语义）

当比较两个指针时，结果取决于所指向对象在地址空间中的相对位置。 .. 在所有其他情况下，行为未定义。

清楚地提到了这一点-甚至可以比较-他们必须遵循上述标准。所以在两个不相关的指针上使用关系运算符会产生未定义的行为。

扩展讨论：

还有一件事需要澄清 - 约束和语义是完全不同的东西。在运营商标准的情况下 - 它首先提供必须保持的约束，但这只是硬币的一方面。语义呢？之后提到的标准。现在，当最初回答时，这个答案集中在过多的约束而不是语义上。为什么这很重要？当我们研究关系运算符时，我们就会知道这一点。检查它的约束 -

应满足以下条件之一：

两个操作数都有实型；或

两个操作数都是指向兼容对象类型的合格或不合格版本的指针。

仅通过查看此约束 - 人们可能会说ptr < NULL 定义明确。好吧，事实并非如此——从语义上看，特别是从§6.5.8¶5这一点开始就很清楚了。但是ptr < NULL 的格式肯定是正确的，因为它符合强加于它的约束条件。

【讨论】：