为什么越界指针算术的行为不确定？

Question

以下示例来自Wikipedia。int arr[4] = {0, 1, 2, 3};int* p = arr + 5;  // undefined behavior如果我从不取消引用p，那么为什么arr + 5本身是不确定的行为？我希望指针表现为整数-例外，即在取消引用时，指针的值将被视为内存地址。

Answer 1

那是因为指针的行为不像整数。这是未定义的行为，因为标准如此规定。

但是，在大多数平台（如果不是全部）上，如果不取消引用数组，则不会崩溃或出现可疑行为。但是，如果您不取消引用它，那么进行添加有什么意义呢？

就是说，请注意，从技术上讲，在数组末尾加一个表达式是100％“正确的”，并且保证不会按照C ++ 11规范的5.7节§5崩溃。但是，该表达式的结果是不确定的（只保证不会溢出）；而任何其他超出数组界限的表达式都是明确的未定义行为。

注意：这并不意味着从一个以上的偏移量进行读写是安全的。您可能将编辑不属于该数组的数据，并会导致状态/内存损坏。您不会导致溢出异常。

我的猜测是这样的，因为不仅取消引用是错误的。还有指针算术，比较指针等。因此，说不做而不是列举可能存在危险的情况，更容易说。

Answer 2

原始的x86可能与此类语句有关。在16位代码上，指针为16 + 16位。如果将偏移量添加到低16位，则可能需要处理溢出并更改高16位。那是一个缓慢的操作，最好避免。

在这些系统上，array_base+offset如果offset在范围内（<=数组大小），则保证不会溢出。但是array+5如果数组仅包含3个元素，则会溢出。

溢出的结果是您得到的指针不在数组的后面，而是在数组的后面。那可能甚至不是RAM，而是内存映射的硬件。如果您构造指向随机硬件组件的指针，C ++标准不会尝试限制发生的事情，即在实际系统上是未定义行为。

Answer 3

“未定义的行为”并不意味着它必须在该行代码上崩溃，而是意味着您不能保证任何结果。例如：

int arr[4] = {0, 1, 2, 3};

int* p = arr + 5; // I guess this is allowed to crash, but that would be a rather 

                  // unusual implementation choice on most machines.

*p; //may cause a crash, or it may read data out of some other data structure

assert(arr < p); // this statement may not be true

                 // (arr may be so close to the end of the address space that 

                 //  adding 5 overflowed the address space and wrapped around)

assert(p - arr == 5); //this statement may not be true

                      //the compiler may have assigned p some other value

我敢肯定，这里还有很多其他例子。