引用未初始化的内存而不访问它是不是合法？

Posted 2023-02-16

【中文标题】引用未初始化的内存而不访问它是不是合法？

【英文标题】：Is it legal to reference uninitialized memory without accessing it?引用未初始化的内存而不访问它是否合法？

【发布时间】：2013-08-05 15:01:37

【问题描述】：

以下情况，我有一个包含指向整数变量的指针的结构，如下所示：

struct Structure[] =  
     &Var[0], &Var[1] ,
     &Var[2], &Var[3] 
;

事情是：Var 在第一次填充此结构时未初始化。 （如：NULL） 不久之后（第一次传递）变量Var 将被初始化，并且引用将相应更新。

我认为这没有任何故障的原因，但我希望您能在这方面提供专业知识。 将无效内存（带有数组下标）的引用放入这样的数组中是否合法？还是我需要针对这种情况采取不同的方法？

在第一次初始化之前，我不会访问这些变量的内容。

非常感谢。

编辑： 为了以后读者的利益：Var是一个全局指针变量，一开始就被初始化为NULL。初始化通过使用new将其变成一个数组。

【问题讨论】：

我有理由确定答案是否定的，并且某些优化器会破坏您的代码。

“或者我需要一种不同的方法来应对这种情况？”嗯，也许，初始化变量？

Var 是引用还是指针？

什么是未初始化的，Var 或Var[0]？如果Var 被初始化为指向“一个未初始化的内存区域”，那么你的代码就可以了。

如果Var 是一个未初始化的指针，那么这就是各个方向的UB。如果它是 T 类型的 array 且具有未初始化的 content 则这是定义的行为，只要您不 read 的内容存储在您的结构（或Var）中的地址，直到上述位置它们自己的存储已被初始化。如果没有更多关于 Var 类型的信息，那就是我能提供的最深的评论了。

【参考方案1】：

我假设Var 是一个指针对象并且它的当前值是一个空指针。您的陈述暗示了这一点：

Var 在第一次填充此结构时未初始化。 （如：NULL）

我还假设Var 没有在块范围内定义。如果它是在块范围内定义的，并且您没有对其进行初始化或为其分配值，那么它的值就是垃圾，不一定是空指针值，并且任何引用其值的尝试都有未定义的行为。

行为未定义。

如果Var == NULL，则&Var[N] 具有未定义的行为。

arr[index] 根据定义等同于*(arr + index)，因此&Var[N] 等同于&(*(Var + N))。指针算术的行为是根据指针指向的数组对象的元素来定义的（单个对象被视为单元素数组），而空指针不指向任何东西。

题外话：

C 明确表示&*x 被评估为x，&[x[i]) 被评估为x+i； C++ 没有这样说，所以& 的操作数必须是有效的。 C++ 有一个添加0 的特殊情况，即使对于空指针也有很好的定义（C 没有这种特殊情况）。但是&Var[0] 在 C 和 C++ 中仍然无效，但原因不同。在 C 中，它等价于 Var + 0，但将 0 添加到空指针具有未定义的行为。在 C++ 中，它不 等同于Var + 0；而是相当于&(*(Var + 0))； Var + 0 是一个空指针，取消引用它有未定义的行为。）

题外话结束。

是的，只是计算一个无效地址具有未定义的行为，即使它从未被取消引用。

这是 2011 ISO C++ 标准 5.7 [expr.add] 第 5 段中的相关文本；特别注意最后：

当具有整数类型的表达式被添加或减去时 从一个指针，结果具有指针操作数的类型。如果 指针操作数指向数组对象的一个​​元素，而数组 足够大，结果指向一个元素偏移量 原始元素使得下标的差异 结果和原始数组元素等于积分表达式。 换句话说，如果表达式 P 指向一个 数组对象，表达式 (P)+N（等价于 N+(P)）和 (P)-N （其中 N 的值为 n）分别指向 i + n-th 和 i − 数组对象的第 n 个元素，前提是它们存在。此外，如果 表达式 P 指向数组对象的最后一个元素， 表达式 (P)+1 指向数组对象的最后一个元素， 如果表达式 Q 指向数组的最后一个元素 对象，表达式 (Q)-1 指向数组的最后一个元素 目的。如果指针操作数和结果都指向元素 相同的数组对象，或数组的最后一个元素 对象，评估不应产生溢出；否则， 行为未定义。

【讨论】：

您能否提供禁止对空指针进行算术运算的参考？还是我误解了你的意思？

@MarkB 这与NULL的法律定义有关。如果NULL 定义为((void*)0)（在C 中合法，在C++ 中非法），那么对其进行任何算术都是非法的。 （显然，如果 NULL 被定义为 0，那么 NULL + 0 是合法的。）

另外，NULL + 1 在 C++ 中应该没问题。但是，尝试使用结果来初始化指针是行不通的，因为0 + 1 可能是一个整数常量表达式，但它肯定不会计算为 0。

"(C 明确表示 &*x 被计算为 x，而 &[x[i]) 被计算为 x+i；C++ 没有这样说，所以 & 的操作数有是有效的。）”似乎这意味着当Var是空指针时，即使&Var[0]在C++中也无效。

@ATaylor：为了未来读者的利益，请使用该信息更新您的问题。

【参考方案2】：

由于在第一次传递之后才使用这些值，因此请做正确的事情并将结构的指针初始化为 null。然后在你知道它们的时候输入正确的值。如果您采用这种方法，您的“是否合法”问题就会消失！

【讨论】：

+1。其实struct Structure[2]; 就够了。如果从未使用过初始化结果，则无需进行此初始化。

【参考方案3】：

回答具体问题（忘记示例代码）：是的，您可以引用未初始化的内存，您根本无法取消引用它并期望定义的行为。