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CPlus
Asked: 2024-09-03 05:09:15 +0800 CST

Existe uma maneira de determinar se a representação de um ponteiro é 'linear' em C?

  • 772

Em C, não há garantia de que o comportamento da aritmética de ponteiros reflita o comportamento da aritmética de inteiros se o ponteiro for convertido para um inteiro, até onde eu sei. Em outras palavras, não há garantia de que qualquer uma das afirmações abaixo será válida:

char a[2]; // So that p + 1 is a valid memory location
char *p = a;
assert(p + 1 == (char *)((uintptr_t)p + 1));

int x;
int *p = &x;
assert((intptr_t)p % sizeof(int) == 0);

Na maioria dos sistemas, isso será válido. Os bits finais da representação inteira de um ponteiro representarão o alinhamento do ponteiro, e adicionar um certo deslocamento a um ponteiro é o mesmo que adicionar o deslocamento vezes o tamanho do tipo de ponteiro à representação inteira do ponteiro.

No entanto, há alguma maneira de determinar, idealmente em tempo de compilação, se em qualquer implementação específica, essas suposições sempre serão verdadeiras para qualquer ponteiro, desde que a aritmética de ponteiros produzisse um ponteiro válido de qualquer maneira, já que o Padrão não as garante? Por exemplo, para falhar cedo em implementações sem suporte, recorrer a uma implementação alternativa, etc.

c

2 respostas

  1. Best Answer

    Conforme a discussão nos comentários, a questão é se as especificações do padrão C fornecem uma maneira confiável de determinar se as afirmações serão verdadeiras em qualquer implementação C específica. (Portanto, a questão não é se uma implementação C pode fornecer alguma maneira de saber isso, como predefinindo uma macro de pré-processador que um programa poderia testar. A questão é se há um teste que funcione em todas as implementações C.)

    A resposta é não.

    Como essa resposta depende do fato de que não há nada para isso no padrão C, não há como demonstrá-lo além de se referir a todo o padrão C. Estou bastante familiarizado com o padrão C atual e acredito que ele não fornece nenhum mecanismo desse tipo.

    A Nota 69 para C 2018 6.3.2.2 5 nos diz “As funções de mapeamento para converter um ponteiro em um inteiro ou um inteiro em um ponteiro são destinadas a serem consistentes com a estrutura de endereçamento do ambiente de execução”, mas isso não é uma parte normativa do padrão, e acredito que não há nada no padrão que diga que qualquer informação sobre esse mapeamento deve ser fornecida por uma implementação C. Nem há quaisquer propriedades declaradas de ponteiros e mapeamentos para inteiros que forneceriam testes de se as afirmações sempre são válidas.

    • 3

  2. Você não pode realmente fazer aritmética de ponteiro em uma expressão de constante inteira. Então, a única maneira de compilar-testar isso corretamente, acredito, é criar outro programa e gerar uma constante de pré-processador na qual você pode fazer #if.

    No entanto, isso pode não ser necessário. Uma expressão de compiletime de fato pode fazer. Tanto no gcc quanto no clang, um teste como:

    char a[2];
if (a + 1 != (char *)((uintptr_t)a + 1)) abort();

    é otimizado (não em clang com a char *p = a;atribuição), ou seja, o teste é tratado como uma constante de tempo de compilação de fato ( https://godbolt.org/z/z85a9W3E8 ). Contar com essa otimização pode ser o suficiente para você.

    Para testar qualquer ponteiro, você deve testar tipos de ponteiros que podem ter representações diferentes. Tipos de ponteiros nativos podem. Ponteiros struct/union não podem. Ou talvez não teste e declare plataformas onde isso não se sustenta como não vale a pena suportar.

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