将整数添加到空指针地址返回意外结果

Question

#include <stdio.h>

int main() {
  int *numPtrA = NULL;         // pointer to an integer pointer to null.. ascii value of zero
 
  printf("%p\n", numPtrA + 2); // prints 0x8 which i expect
  printf("%p\n", numPtrA + 5); // prints 0x14 and i dont know why
}

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我正在尝试通过在空指针的 ASCII 码中添加一些东西来打印地址 0x14，我认为空指针是 0 地址。但是，当我将 5 添加到 NULL 时，我不明白为什么我得到 0x14 而不是 0x20。我想既然 ptrNumA 是一个指向整数的指针，它应该添加大约 5 个整数块（每个 4 个字节）并且新地址应该是 0x20

感谢您的帮助。非常感谢。

Answer 1

从技术上讲，numPtrA 不指向数组，甚至不指向单个对象，因此向其中添加除 0 以外的任何内容都会导致 C++ 中的未定义行为，因为指针运算仅针对数组和对象范围内的指针定义.

以下是最新 C++ 标准草案的引述：

[expr.add]

当一个整数类型的表达式 J 被添加到一个指针类型的表达式 P 中或从一个表达式 P 中减去时，结果具有 P 的类型。

• 如果 P 的计算结果为空指针值，而 J 的计算结果为 0，则结​​果为空指针值。 [不适用]
• 否则，如果 P 指向具有 n 个元素的数组对象 x 的数组元素 i ... [不适用] _{（注意：指向对象的指针可以视为数组出于本规则的目的，包含 1 个元素）}
• 否则，行为未定义。

---

除了技术性之外，0x 前缀表示十六进制基数。 5 * 4 = 20 = 0x14 和 0x20 = 32 != 20。

也就是说，空指针的值不一定是 0（即使字面量 0 始终是空指针字面量），所以期望不能移植到一些并非如此的系统。这在需要地址 0 用于实际存储的嵌入式系统上很典型。

此外，printf 说明符 %p 要求参数为 void* 类型，而您将 int* 作为参数传递。由于违反了这个约束，程序的行为是不确定的。

Answer 2

答案就在 cmets 中。 在您的情况下，sizeof(int) == 4 因此numPtr + 2 指向地址8 = 2*4，numPtr + 5 指向地址20 = 5*4，这确实是十六进制表示的0x14。

Answer 3

不允许对不指向有效对象的指针进行指针运算 - 这是未定义的行为（根据 6.5.6，详细信息和引号 here）。所以你可以从中得到任何结果。

此外，不保证空指针在 C 中的二进制表示为零。我建议学习What's the difference between null pointers and NULL?。

最后，%p 给出了十六进制的输出。指针运算的基础是typeptr + 5 等于添加sizeof(*typeptr) * 5，以字节表示。因为sizeof(int) 可能是0x4，所以你得到0x4 * 0x5 = 0x14。