C標準

Question

節§6.5.3.2言う¶3「アドレスと間接演算子」（関連セクションのみ）：

単項&オペレータがそのオペランドのアドレスを返します。 ... オペランドが単精度*演算子の結果である場合、その演算子も&演算子も評価されず、演算子の制約が適用され、結果が左辺値。同様に、オペランドが[]演算子の結果である場合、[]によって暗示される&オペレータも単項*どちらが評価され、&オペレータを除去し、[]オペレータが+オペレータに変更した場合と同様の結果であります。 ...

これは、このことを意味します

#define NUM 10 
int tmp[NUM]; 
int *i = tmp; 
printf("%ti\n", (ptrdiff_t) (&*i - i)); 
printf("%ti\n", (ptrdiff_t) (&i[NUM] - i)); 

が0とNUM（10）を印刷、完全に合法であるべき。標準は、これらのケースの両方を最適化する必要があることは非常に明白です。

しかし、最適化されるように次のことを要求していないようだ。

struct { int a; short b; } tmp, *s = tmp; 
printf("%ti\n", (ptrdiff_t) (&s->b - s)); 

これはひどく矛盾しそうです。私は上記のコードがsizeof(int)に加えて（おそらく）パディング（おそらくは4）を印刷してはならないという理由は見当たりません。

簡略化&->式は、単純なアドレス+オフセットである&[]と概念的に（IMHO）同じになります。 []演算子で実行される可能性があるのではなく、コンパイル時に確定できるオフセットですらあります。

なぜこのように一見矛盾しているのかという根拠には何かがありますか？

Answer 1

例では、&i[10]は実際には無効です。i + 10になります。これはNULL + 10になり、NULLポインタでは算術演算を実行できません。 （6.5.6/8は、ポインタ演算が実行される条件をリストしています）

とにかく、このルールはC99で追加されました。 C89には存在しませんでした。最後の行がC89で技術的に無効である（とC++の）こと

int* begin, * end; 
int v[10]; 

begin = &v[0]; 
end = &v[10]; 

が、このルールのためC99で許可されている：私の理解では、それが明確に定義された以下のようなコードを作るために大部分が追加されたことです。これは、一般的に使用される構造を明確に定義した比較的小さな変更でした。

nullポインタで算術演算を実行できないため、例（&s->b）は無効です。

なぜこの「矛盾」があるのか​​、私は推測するしかありません。一貫性を持たせることを考えていた人は誰もいなかったでしょうし、誰もこれに魅力的なユースケースを見たことはありません。これが考慮され、最終的には拒否された可能性があります。 the Rationaleには&*の減少についてのコメントはありません。あなたはthe WG14 papersでいくつかの決定的な情報を見つけることができるかもしれませんが、残念ながらそれらはかなり組織化されていないように見えるので、それらを通るトロールは面倒かもしれません。

Answer 2

私は、コンパイラがさまざまな方法でパックすることを選択できると考えています。メモリアクセス速度を向上させるために、構造体のメンバー間にパディングを追加する可能性があります。つまり、bは、常には4のオフセットになるとは限りません。単一の値には同じ問題はありません。

また、コンパイラは、最適化フェーズ中にメモリ内の構造体のレイアウトを知りません。したがって、構造体メンバアクセスおよびそれに続くポインタキャストに関する最適化が行われません。

---

編集：

私は別の理論を持っている...

何度コンパイラは、単に字句解析と構文解析後に抽象構文木を最適化します。つまり、キャンセルする演算子や定数に評価される式など、ツリーの各セクションを1つのノードに縮小するようなものが見つかることになります。これは、構造体に関する情報が利用できないことを意味します。。後の最適化パスは、追加の情報があるため、これを考慮に入れるコード生成が行われた後に発生しますが、ASTのトリミングなどの情報はまだ存在しません。

Answer 3

私はこのルールが最適化の目的で追加されていないと考えていますが、それがないと未定義の動作となる&t[sizeof(t)/sizeof(*t)]と&*(t+sizeof(t)/sizeof(*t))直接愚かなように見えるかもしれませんが、レイヤーまたは2つのマクロを追加して意味をなすことができます）。特別なケーシング& p-> mがそのような利益をもたらすケースは見られません。 Jamesが指摘したように、pがnullのポインタを持つ&p[10]はまだ未定義の動作です。 &p->mとpがヌルポインタの場合も、同様に無効な状態になります（pがヌルポインタの場合は何も表示されません）。