Question

现在我们知道，越界 - 指针算术具有未定义的行为，如SO question中所述。

我的问题是：我们可以通过转换为std :: uintptr_t进行算术运算然后转换回指针来解决此类限制吗？是保证有效吗？

例如：

char a[5];
auto u = reinterpret_cast<std::uintptr_t>(a) - 1;
auto p = reinterpret_cast<char*>(u + 1); // OK?

真实世界的用法是优化偏移内存访问 - 而不是p[n + offset]，我想做offset_p[n]。

编辑要使问题更明确：

给定char数组的基指针p，如果p + n是有效指针，那么reinterpret_cast<char*>(reinterpret_cast<std::uintptr_t>(p) + n)是否会保证产生相同的有效指针？

Answer 1

不，uintptr_t不能有意义用于避免在执行指针运算时出现未定义的行为。

首先，至少在C中，不能保证uintptr_t甚至存在。要求是类型void*的任何值都可以转换为uintptr_t然后再转换回来，从而产生原始值而不会丢失信息。原则上，可能没有任何无符号整数类型足以容纳所有指针值。（我认为这同样适用于C ++，因为C ++继承了大部分C标准库，并通过引用C标准来定义它。）

即使uintptr_t确实存在，也无法保证uintptr_t值上的给定算术运算与指针值上的相应操作完全相同。

例如，我曾在系统（Cray矢量系统，T90和SV1）上工作，字节指针在软件中实现。本地地址是64位地址，指的是64位字;字节寻址没有硬件支持。 char*或void*指针由一个字指针组成，其中3位偏移存储在未使用的高位中。整数和指针之间的转换只是复制位。因此，递增char*会使其前进到指向内存中的下一个8位字节;递增通过转换uintptr_t获得的char*会使其前进到指向下一个64位字。

这只是一个例子。更一般地，指针和整数之间的转换是实现定义的，并且语言标准不保证这些转换的语义（在某些情况下，转换回指针除外）。

所以是的，您可以将指针值转换为uintptr_t（如果该类型存在）并对其执行算术而不会有未定义的行为风险 - 但结果可能有意义，也可能没有意义。

在大多数系统上，指针和整数之间的映射更简单，你可能可以逃脱这种游戏。但是你最好直接使用指针算法，并且要小心避免任何无效操作。

Answer 2

是的，这是合法的，但您必须 reinterpret_cast完全相同的uintptr_t值回char*。

（因此，你打算做什么是非法的;也就是说，将不同的值转换回指针。）

5.2.10重新解释投射

4。指针可以显式转换为足以容纳它的任何整数类型。映射功能是   实施德音响定义

5。可以将整数类型或枚举类型的值显式转换为指针。转换的指针   到一个足够大的整数（如果在实现上存在任何这样的大小）并返回到相同的指针类型   将具有其原始价值;

（请注意，通常情况下，编译器无法知道您减去了一个，然后将其添加回来。）

可以使用std :: uintptr_t来避免越界指针算法的未定义行为吗？

2 个答案: