指針的memcpy與賦值相同嗎？

Question

正在關注another question which caused much confusion，這裏是關於指針語義的問題，希望能夠解決這些問題：

這個程序是否在所有情況下都有效？唯一有趣的部分是在「pa1 == pb」分支。

#include <stdio.h> 
#include <string.h> 

int main() { 
    int a[1] = { 0 }, *pa1 = &a[0] + 1, b = 1, *pb = &b; 
    if (memcmp (&pa1, &pb, sizeof pa1) == 0) { 
     int *p; 
     printf ("pa1 == pb\n"); // interesting part 
     memcpy (&p, &pa1, sizeof p); // make a copy of the representation 
     memcpy (&pa1, &p, sizeof p); // pa1 is a copy of the bytes of pa1 now 
     // and the bytes of pa1 happens to be the bytes of pb 
     *pa1 = 2; // does pa1 legally point to b? 
    } 
    else { 
     printf ("pa1 != pb\n"); // failed experiment, nothing to see 
     pa1 = &a[0]; // ensure well defined behavior in printf 
    } 
    printf ("b = %d *pa1 = %d\n", b, *pa1); 
    return 0; 
} 

我想要一個基於標準報價的答案。

編輯

應廣大用戶要求，這裏是我想知道：

• 是一個指針的語義「價值」（根據規範其行爲）只能由它的數值確定（在它包含的數字地址），給定類型的指針？
• 如果不是，有可能只複製包含在指針中的物理地址，而忽略相關的語義？

這裏我們假設有一個過去的結束指針碰巧意外指向另一個對象;我怎麼能使用這樣一個結束指針訪問另一個對象？

我有權做任何事情，除了使用其他對象的地址副本。 （這是一個瞭解C中指針的遊戲）

IOW，我試圖像黑手黨一樣回收髒錢。但是我通過提取其值表示來回收髒指針。然後它看起來像乾淨的錢，我的意思是指針。沒有人能分辨出來，不是嗎？

Answer 1

指針只是一個無符號整數，其值是存儲器中某個位置的地址。覆蓋指針變量的內容與覆蓋正常的int變量的內容沒有區別。

所以，是的，例如， memcpy (&p, &pa1, sizeof p)相當於作業p = pa1，但可能效率較低。

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讓我們嘗試有點不同，而不是：

你有pa1指向某個對象（或者更確切地說，一個超越一些對象），那麼你有指針&pa1指向變量pa1（即變量pa1在存儲器中的位置）。

圖形它會是這個樣子：

 
+------+  +-----+  +-------+ 
| &pa1 | --> | pa1 | --> | &a[1] | 
+------+  +-----+  +-------+ 

_{[注：&a[0] + 1相同&a[1]]}

Answer 2

*pa1 = 2; // does pa1 legally point to b? 

不，那pa1點b，純屬巧合。請注意，程序必須在編譯時符合指針在運行時碰巧具有相同的值並不重要。

沒人能分辨出來，不是嗎？

編譯器優化器可以區分不同！ 編譯器優化器可以看到（通過代碼的靜態分析）b並且永遠不會通過「合法」指針訪問，因此假設將b保存在寄存器中是安全的。這個決定是在彙編時做出的。

底線：

「法律」指針是通過分配或通過複製存儲從法律的指針得到指針。您也可以使用指針算術來獲得「合法」指針，前提是生成的指針位於從其分配/複製的數組/內存塊的合法範圍內。如果指針算術的結果恰好指向另一個存儲塊中的有效地址，那麼使用這樣的指針仍然是UB。

另請注意，只有兩個指針指向相同的數組/內存塊時，指針比較纔有效。

Answer 3

你已經證明，它似乎在特定的實現工作。這並不意味着它的工作原理一般。事實上，在一個可能的結果完全「似乎有效」的情況下，這是未定義的行爲。

如果我們回到MS-DOS時代，我們接近指針（相對於特定段）和遠指針（包含段和偏移量）。

大型數組通常分配在它們自己的段中，只有偏移量被用作指針。編譯器已經知道哪個段包含一個特定的數組，因此它可以將指針與正確的段寄存器結合起來。

在這種情況下，您可以使用兩個具有相同位模式的指針，其中一個指針指向一個數組段（pa），另一個指針指向堆段（pb）。指針比較相同，但仍指向不同的東西。

更糟糕的是，具有段：offset對的遠指針可能會形成重疊段，因此位模式仍指向相同的物理內存地址。例如，0100:0210與0120:0010的地址相同。

C和C++語言被設計爲可以工作。這就是爲什麼我們有規則，比較指針只能在同一個數組中運行（提供總順序），並且指針可能不指向相同的事物，即使它們包含相同的位模式。

Answer 4

未定義的行爲：玩n部分。

編譯器1和編譯器2進入階段。

int a[1] = { 0 }, *pa1 = &a[0] + 1, b = 1, *pb = &b; 

[Compiler1]你好，a，pa1，b，pb。很高興認識你。現在你就坐在那裏，我們將查看代碼的其餘部分，看看我們是否可以爲你分配一些不錯的堆棧空間。

Compiler1查看代碼的其餘部分，偶爾皺眉，並在紙上做一些標記。編譯器2摘下鼻子並凝視窗外。

[編譯器1]那麼，我恐怕，b，我決定優化你。我根本找不到修改你記憶的地方。也許你的程序員用Undefined Behavior做了一些技巧來解決這個問題，但我可以假設沒有這樣的UB存在。對不起。

退出b，熊追求。

[編譯器2]等等！等一下，b。我無法優化這些代碼，所以我決定在堆棧上給你一個很好的舒適空間。

b在歡樂中跳躍，但只要他通過未定義的行爲被修改，就會被鼻魔所殺。

[旁白]因此，結束變量b的悲傷，悲傷的故事。這個故事的寓意是，永遠不能依靠未定義的行爲。

Answer 5

在C99之前，預計實現的行爲就好像任何類型的每個變量的值都存儲了一個unsigned char值的序列;如果檢查相同類型的兩個變量的基本表示並且發現它們相等，則這意味着，除非發生未定義行爲，否則它們的值通常是相等且可互換的。在一些地方有一些模棱兩可的情況，例如鑑於

char *p,*q; 
p = malloc(1); 
free(p); 
q = malloc(1); 
if (!memcmp(&p, &q, sizeof p)) 
    p[0] = 1; 

的C每一個版本已經非常清楚地表明q可能會或可能不等於p，如果q不等於p代碼應該想到，當p[0]寫入任何可能發生的事情。雖然C89標準沒有明確指出，如果寫入p將等於寫入q，則實現可能僅具有按位等於q的比較，這樣的行爲通常會被完全封裝在序列中的變量模型暗示的值爲unsigned char。

C99增加了很多情況，其中變量可能會按比特相等但不相等。舉個例子：

extern int doSomething(char *p1, char *p2); 
int act1(char * restrict p1, char * restrict p2) 
    { return doSomething(p1,p2); } 
int act2(char * restrict p) 
    { return doSomething(p,p); } 
int x[4]; 
int act3a(void) { return act1(x,x); } 
int act3b(void) { return act2(x); } 
int act3c(void) { return doSomething(x,x); } 

調用act3a，act3b，或act3c會導致doSomething()與兩個指針是比較等於x被調用，但如果通過act3a調用的x任何元件，其doSomething必須在寫專門使用x，專門使用p1，或專門使用p2。如果通過act3b調用，該方法將獲得使用p1寫入元素的自由，並通過p2訪問它們，反之亦然。如果通過act3c訪問，則該方法可以交替使用p1,p2和x。在p1或p2二進制表示沒有什麼能表明是否可以與x交替使用，但是編譯器將允許在聯機中act1和act2擴大doSomething，並將這些擴展的行爲根據不同是什麼指針訪問是允許和禁止。