Warum wird Zeigerarithmetik über Array-Grenzen hinaus als undefiniertes Verhalten in C betrachtet?

Zeigerarithmetik und undefiniertes Verhalten: Grenzen erkunden

Zeigerarithmetik ist ein leistungsstarkes Werkzeug in der Programmierung, das eine effiziente Speichermanipulation ermöglicht. Wenn es jedoch über die Grenzen eines Arrays hinausgeht, betritt es den Bereich undefinierten Verhaltens.

Im bereitgestellten Beispiel wird ein ganzzahliges Array arr mit vier Elementen zugewiesen. Ein Zeiger p wird dann auf den Punkt fünf Elemente hinter arr gesetzt, d. h. auf arr 5. Dieser Vorgang wird vom C-Standard als undefiniertes Verhalten gekennzeichnet.

Die Intuition hinter dieser Einschränkung ist möglicherweise nicht sofort ersichtlich, insbesondere wenn die Der Zeiger wird niemals dereferenziert (d. h. er versucht, auf den Speicher zuzugreifen, auf den er zeigt). Man könnte annehmen, dass es sich wie eine Standard-Ganzzahloperation verhalten sollte, aber das ist nicht der Fall.

Der Knackpunkt liegt in der Tatsache, dass Zeiger und Ganzzahlen nicht von Natur aus gleichwertig sind. Obwohl sie ähnliche Merkmale aufweisen können, wie z. B. Inkrementierung, Dekrementierung und Vergleich, gibt es grundlegende Unterschiede. Zeiger verweisen auf Speicherorte, während ganze Zahlen numerische Werte darstellen.

Der C-Standard definiert explizit, dass das Überschreiten von Array-Grenzen mithilfe der Zeigerarithmetik undefiniertes Verhalten ist. Dies bedeutet, dass der Compiler nicht verpflichtet ist, die Situation auf verschiedenen Plattformen oder sogar verschiedenen Ausführungen desselben Codes konsistent zu behandeln.

Warum ist das wichtig? Auch wenn keine explizite Dereferenzierung durchgeführt wird, kann sich das Ergebnis der Zeigerarithmetik auf andere Codepfade auswirken. Wenn der Out-of-Bounds-Zeiger beispielsweise in einem Zeigervergleich verwendet oder als Argument an eine Funktion übergeben wird, kann dies möglicherweise zu unerwarteten Ergebnissen führen.

Zusammenfassend wird davon ausgegangen, dass Zeigerarithmetik über Array-Grenzen hinausgeht undefiniertes Verhalten, um ein konsistentes Compilerverhalten sicherzustellen und vor potenziellen Gefahren zu schützen. Auch wenn es harmlos erscheinen mag, ein Element über das Ende eines Arrays hinaus hinzuzufügen, können die Auswirkungen unvorhersehbar sein und sollten vermieden werden.

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