是否将两个 void 指针与 C++ 中定义的不同对象进行比较？

Posted 2023-02-14

【中文标题】是否将两个 void 指针与 C++ 中定义的不同对象进行比较？

【英文标题】：Is comparing two void pointers to different objects defined in C++?

【发布时间】：2012-01-03 18:14:23

【问题描述】：

灵感来自this answer 关于动态转换为void*：

...
bool eqdc(B* b1, B *b2) 
    return dynamic_cast<void*>(b1) == dynamic_cast<void*>(b2);

...
int main() 
    DD *dd = new DD();
    D1 *d1 = dynamic_cast<D1*>(dd);
    D2 *d2 = dynamic_cast<D2*>(dd);
    ... eqdc(d1, d2) ...

我想知道在 C++ 中是否完全定义了行为（根据 03 或 11 标准）比较两个指向 有效的（不）相等的 void 指针 >，但不同的对象。

更一般地说，但可能不那么相关，是比较（==或!=）始终定义的void*类型的两个值，还是要求它们持有指向有效对象/内存区域的指针？

【参考方案1】：

C++11、5.10/1：

可以比较相同类型的指针（指针转换后） 为了平等。当且仅当相同类型的两个指针比较相等 如果它们都为空，则都指向同一个函数，或者两者都指向 代表同一个地址

所以是的，具体对比一下就OK了。

一般来说，尝试创建一个不是有效地址的指针值是未定义的行为 - 例如，使用指针算法在数组的开头或结尾后一个 - 更不用说使用它们。像(void*)23 这样的东西的结果是实现定义的，因此除非实现的特定许可，否则实际上比较它们也是未定义的行为，因为实现可能会定义结果是void* 的陷阱值。

【讨论】：

为什么实现定义在这里暗示未定义？

@Kos：嗯，这个值是实现定义的，这意味着实现可以定义它返回一个陷阱值（如果实现有指针的陷阱值），当用过的。因此，除非您在编写代码时知道实现定义的行为是什么，或者至少知道实现基本上将指针值视为永远不会陷阱的整数，否则它就像是 UB 一样糟糕。大多数实现都是安全的，但因为问题是关于标准保证什么......

【参考方案2】：

C 说：

两个指针比较相等当且仅当两者都是空指针，两者都是指向 相同的对象（包括指向对象的指针和开头的子对象）或函数， 两者都是指向同一数组对象的最后一个元素的指针，或者一个是指针 一个指向一个数组对象的末尾，另一个是指向另一个数组对象开头的指针 恰好紧跟在地址中的第一个数组对象之后的数组对象 空间。

C++ 说：

两个相同类型的指针如果比较相等 并且只有当它们都为空，都指向同一个函数，或者都代表同一个地址时。

因此这意味着：

一）

在 C++（根据 03 或 11 标准）中，比较两个指向有效但不同对象的 void 指针的（不）相等性是完全定义的行为。

是的，在 C 和 C++ 中都是如此。您可以比较它们，在这种情况下，如果它们指向同一个对象，它们应该比较为真。这很简单。

b)

是在比较（==或！=）两个始终定义的 void* 类型的值，还是要求它们持有指向有效对象/内存区域的指针？

同样，比较是明确定义的（标准说“当且仅当”，所以两个指针的每次比较都是明确定义的）。但是后来……

C++ 以“地址”的形式进行讨论，所以我认为这意味着标准要求它“按我们的预期”工作， 但是，C 要求两个指针都为空，或者指向对象或函数，或者指向数组对象之后的一个元素。如果我的阅读技能没有关闭，这意味着如果在给定平台上您有两个具有相同值的指针，但未指向有效对象（例如未对齐），则比较它们应该是明确定义的并产生错误。

这太令人惊讶了！

确实是not how GCC works：

int main() 
    void* a = (void*)1; // misaligned, can't point to a valid object
    void* b = a;
    printf((a == b) ? "equal" : "not equal");
    return 0;

结果：

equal

也许 C 中的 UB 有一个不是空指针并且不指向对象、子对象或数组中最后一个对象的指针？嗯...这是我的猜测，但后来我们得到了：

整数可以转换为任意指针类型。除先前指定的外，该 结果是实现定义的，可能没有正确对齐，可能不指向 引用类型的实体，可能是陷阱表示。

所以我只能解释为上面的程序是定义良好的，C标准期望它打印“不等于”，而GCC并没有真正遵守标准，而是给出了更直观的结果。

【讨论】：

“未对齐，无法指向有效对象”为假，因为理论上它可以指向char 对象。实际上它并没有指向一个对象，至少不是在用户模式下的（比如说）linux上，但我认为我们不应该阅读C中的那句话，说指针的==运算符应该以某种方式检测地址当前是否有效。相反，我认为不言而喻（事实上，在其他地方已经说过）有效程序首先不会使用无效地址。

如果标准禁止它生成无效指针，一切都很好......但看起来它没有（c99 6.3.2.3 p5）。好吧，我们都明白“应该说”什么（并且确实在 C++ 中已经说过），但可能是 C99 在这里不够严格......？