境界外のポインター演算が C で未定義の動作とみなされるのはなぜですか?

境界外のポインタ演算: 未定義の動作である理由

ポインタ演算は、プログラマがメモリを操作できるようにするプログラミング言語の機能です。ポインタに整数値を加算または減算することでアドレスを指定します。ポインター演算は便利なツールですが、特に範囲外のポインターを扱う場合には、それに関連する潜在的なリスクを理解することが重要です。

問題

次の C コード スニペットを考えてみましょう:

<code class="cpp">int arr[4] = {0, 1, 2, 3};
int* p = arr + 5;</code>

ポインター p が決して逆参照されない (つまり、p が指す値にアクセスされない) 場合、ステートメント arr 5 はなぜ未定義の動作とみなされますか?

答え

ポインタは整数とまったく同じように動作しません。ポインタ演算が整数演算に似ていることは事実ですが、ポインタはメモリ アドレスを表し、特定のルールと制約の影響を受けることを覚えておくことが重要です。

C 言語標準によれば、範囲外ポインタ次の理由により、算術演算は未定義の動作になります:

• 潜在的なメモリ破損: 配列の境界を超えてメモリにアクセスすると、隣接するメモリ位置のデータが破損する可能性があります。
• セグメンテーション違反: 多くのオペレーティング システムでは、範囲外のポインタ演算によりセグメンテーション違反が発生する可能性があり、通常はプログラムがクラッシュします。
• 不正なポインタ比較: 範囲外の使用-bounds ポインタを使用すると、ポインタ間の誤った比較が発生し、予期しない動作が発生する可能性があります。

Can It Ever Be Safe?

複数の要素のメモリにアクセスしているとき配列の末尾を超えると明示的に未定義の動作になりますが、配列の末尾を 1 つ超える式は技術的には正しい可能性があり、クラッシュは発生しません。ただし、そのような式の結果は指定されておらず、意味のある方法で使用するには信頼性が低いことを意味します。

実際には、範囲外のポインター演算を完全に避け、配列インデックスなどの安全な構造を使用することが最善です。またはメモリにアクセスするための反復子。

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