使用指標算術存取超出其範圍的 2D 陣列元素是否會導致未定義的行為？

二維數組可以被視為連接的一維數組嗎？

考慮以下程式碼片段：

int a[25][80];
a[0][1234] = 56;
int* p = &a[0][0];
p[1234] = 56;

問題：程式碼是否存取陣列超出其範圍，導致未定義的行為？

答案：是的，第 2 行和第 4 行都表現出未定義的行為。

在 C 中，陣列索引本質上是指標算術。當存取 a[i][j] 時，編譯器有效地將其轉換為 *(a[i] j)。類似地，p[i] 引用 *(p i)。

在這種情況下，陣列 a 的維度為 25 x 80。陣列的第一行 a[0] 包含 80 個元素（範圍為a[0][0] 到 a[0][79]) 並分配在連續的記憶體位置。

透過存取a[0][1234]，程式碼嘗試存取第一行中索引 1234 處的元素，儘管 a[0] 僅包含 [0, 79] 範圍內的元素。這是越界並觸發未定義的行為。

相同的邏輯適用於第 4 行。雖然 p 指向 a[0] 的第一個元素，但陣列的尺寸仍為 25 x 80。存取 p[ 1234] 本質上是一個越界指標算術運算，再次導致未定義的行為。

此外，正如Language Lawyer 在註解中，使用constexpr 的類似程式碼片段將無法編譯，因為編譯器在常數表達式中偵測到此類未定義的行為：

constexpr int f(const int (&a)[2][3])
{
    auto p = &a[0][0];
    return p[3];
}

int main()
{
    constexpr int a[2][3] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, };
    constexpr int i = f(a);
}

這可以正確編譯，因為使用constexpr 存取p[3] 會觸發編譯器來偵測未定義的行為並拋出錯誤。

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