(size_t)((char *)0) 是否永远不会评估为 0？答案

【问题标题】：Does (size_t)((char *)0) ever not evaluate to 0?(size_t)((char *)0) 是否永远不会评估为 0？
【发布时间】：2023-03-09 12:15:01
【问题描述】：

根据"Why subtract null pointer in offsetof()?" 中的回复（以及我对K&R 的阅读），C 标准不需要(size_t)((char *)0) == 0。不过，我从未见过将空指针转换为整数类型的情况会评估为其他任何值。

如果有(size_t)((char *)0) != 0的编译器或场景，是什么？

【问题讨论】：

标签： c compiler-construction pointers casting standards-compliance

【解决方案1】：

好吧，如您所知，给定类型的空指针的物理表示不一定是全零位模式。当您强制将指针（任何指针）值转换为整数类型时，结果是实现定义的，但通常（这就是意图）指针的数值 - 数字地址 - 如果可能的话保持不变。这意味着，如果在给定平台上，char * 类型的空指针由0xBAADF00D 模式（例如）表示，则上述表达式的计算结果为0xBAADF00D，而不是零。当然，为此您需要一个具有非零空指针的平台。我个人从未使用过这样的平台，尽管我听说过很多这样的真实平台（比如，在嵌入式平台领域，这并不罕见）。

此外，作为补充说明，不同类型的空指针值可以具有不同的物理表示，这意味着理论上您可以从(size_t) ((int *) 0)、(size_t) ((char *) 0) 和(size_t) ((double *) 0) 获得不同的值。但这将是一个相当奇特的情况，尽管从抽象 C 语言的角度来看是完全可能的。

附：阅读here（C 常见问题解答），了解一些具有非零空指针的实际平台示例。

【讨论】：

我理解理论上的论点（你解释得很好），但我正在寻找实际系统的示例，其中将空指针转换为整数会导致实践中的非零值。跨度>
@Bruce Christensen：请参阅 P.S. 中的 C 常见问题解答链接
有趣。看起来一些古老的系统使用非零位表示，但常见问题解答中没有现代示例。似乎可以肯定的是，运行 Linux 的系统都不会使用非零表示，否则它的 offsetof() 实现会中断（请参阅google.com/codesearch/p?hl=en#huut-anHVuo/anonymous/kernel/v2.6/…）。
@Bruce Christensen：标准库实现是特定于平台的。它不需要在源代码级别具有可移植性。因此，如果在某些平台（Linux 或非 Linux）上，空指针不为零，则该平台的 offsetof 的实现会有所不同。就这么简单。
我在一台机器（编译 C 代码）上工作，它的 0xFFFFFFFF 为空（霍尼韦尔公牛 DPS7）。当时对我来说这似乎很自然（每台机器都有一个地址 0，所以让它“非法”真的很奇怪）

【解决方案2】：

C 标准对空指针运行时表示的唯一要求是 (6.3.2.3/3 "Pointers")：

...生成的指针，称为空指针，保证与指向任何对象或函数的指针不相等。将空指针转换为另一种指针类型会产生该类型的空指针。

任何两个空指针应该比较相等。

不过，您的问题很有趣。就个人而言，我不知道不使用运行时值 0 来表示空指针的平台。但是，标准并不要求它，所以如果您可以避免代码中的假设，为什么不呢？

我也对任何知道使用非零运行时值作为空指针的系统的人感兴趣。

【讨论】：

【解决方案3】：

C99 标准规定，当您将整数值 0 转换为指针时，它会变成 NULL 指针。所以((char*)0) 是一个空指针。 NULL 指针不需要具有0 的实际二进制表示。例如，它可以是0x12345678。

C 标准进一步指出，当您将 NULL 指针转换为整数常量时，结果是“实现定义的”。实际上，编译器所做的只是将指针的数值转换为相应的整数值，正如 AndreyT 所说。所以在上面的例子中，整数值最终可能是0x12345678，尽管从技术上讲它可以是任何东西（即编译器可以说“将NULL指针转换回整数值会导致值0xDEADBEEF ”）。请注意，这意味着即使在 NULL 指针具有值 0 的平台上，编译器也可以在转换时将其转换为任意整数值。然而，实际上，没有编译器会这样做，因为这太疯狂了。

所以，是的，C 标准允许做很多事情。实际上，您可能使用的任何平台都将 NULL 指针表示为 0，将 NULL 指针转换为整数值将导致 0。查看 here (section 1.14) 以获取不使用 0 作为 NULL 指针的（晦涩）架构的一些异常列表。

【讨论】：

【解决方案4】：

这不适用于 char* 甚至 C，但索引到数组的智能指针类可能会选择将 NULL 表示为 -1，因为 0 是有效的数组索引。

考虑到 memset( my_new_struct, 0, sizeof my_new_struct ); 的习惯用法，即使是以调试为中心的系统也不太可能打破这种身份。

【讨论】：