Warum wird Out-of-Bounds-Pointer-Arithmetik in C als undefiniertes Verhalten betrachtet?

Warum ist Out-of-Bounds-Zeigerarithmetik in C undefiniertes Verhalten?

Im Gegensatz zu ganzen Zahlen verhalten sich Zeiger in C nicht identisch. Der C-Standard definiert die Zeigerarithmetik außerhalb der Grenzen explizit als undefiniertes Verhalten. Dies bedeutet, dass jede Manipulation eines Zeigers, die dazu führt, dass er über den gültigen Speicherbereich hinaus zeigt, als schwerwiegender Fehler angesehen wird.

Erklärung von undefiniertem Verhalten

Auch wenn der Zeiger nicht dereferenziert wird (d. h. auf seinen Wert zugegriffen wird), ist das Hinzufügen eines Index, der die Grenzen des Arrays überschreitet, immer noch undefiniertes Verhalten. Dies liegt daran, dass die Zeigerarithmetik mehr beinhaltet als nur den Zugriff auf den Speicher; Dies wirkt sich auch auf die Gültigkeit des Zeigers selbst aus.

Mögliche Konsequenzen

Obwohl die Arithmetik von Zeigern außerhalb der Grenzen nicht immer zum Absturz eines Programms führt, kann sie zu Folgendem führen:

• Bearbeiten von Daten außerhalb des zugewiesenen Arrays, was möglicherweise zu Speicherbeschädigungen führt
• Vergleichen von Zeigern, die nicht auf dasselbe Array verweisen, was zu unerwartetem Verhalten führt
• Ausführen von Vorgängen bei ungültigen Speicheradressen

Ausnahme für undefiniertes Verhalten

Der C 11-Standard erlaubt eine Ausnahme für undefiniertes Verhalten: Zugriff auf ein Element, das eins nach dem Ende liegt eines Arrays. Obwohl dieser Ausdruck technisch gesehen „korrekt“ ist und keine Überlaufausnahme verursacht, ist das Ergebnis nicht spezifiziert und sollte nicht als verlässlich angesehen werden.

Grund für die Undefinition

Der Der Grund für das Verbot der Zeigerarithmetik außerhalb der Grenzen besteht darin, die Programmkorrektheit und die Speichersicherheit sicherzustellen. Durch die Deklaration eines solchen Verhaltens als undefiniert muss der Compiler es nicht erzwingen, was effizientere Implementierungen ermöglicht. Es dient auch als Warnung für Programmierer, beim Umgang mit Zeigern vorsichtig zu sein.

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