C 标准中的哪些内容允许编译器将 `(((char *)p - 1) == NULL` 优化为 false？

Question

摘取以下片段：

#include <stddef.h>

_Bool
foo(char * p) {
    return (p - 1) == NULL;
}

GCC 和 LLVM 将结果优化为 false。

标准中的哪些内容允许编译器假设

p

不是

1

？

Answer 1

这源于两件事：

• NULL 指针与任何对象或函数指针比较都不相等。
• 指针算术只能产生指向对象的有效指针（或刚刚经过数组的最后一个元素）。

因此，假设

p

是指向

char

的有效指针，

p - 1

也将是指向

char

的有效指针，并且由于有效指针不能为 NULL，因此在该假设下，比较将始终为 false .

Answer 2

在 C 中，定义明确的指针只能指向一个有效对象，或者指向一个有效对象。

当整数类型的表达式与指针相加或相减时，结果具有指针操作数的类型。如果指针操作数指向数组对象的元素，并且数组足够大，则结果指向距原始元素的元素偏移量，使得结果数组元素和原始数组元素的下标之差等于整数表达式。换句话说，如果表达式 P 指向数组对象的第 i 个元素，则表达式 (P)+N （相当于 N+(P)）和 (P)-N （其中 N 的值为 n）指向分别为数组对象的第 i+n 个和第 i−n 个元素（前提是它们存在）。此外，如果表达式 P 指向数组对象的最后一个元素，则表达式 (P)+1 指向数组对象的最后一个元素后一位，如果表达式 Q 指向数组对象的最后一个元素后一位，表达式 (Q)-1 指向数组对象的最后一个元素。如果指针操作数和结果都指向同一个数组对象的元素，或者超过数组对象的最后一个元素，则求值不会产生溢出；否则，行为是未定义的。如果结果指向数组对象的最后一个元素，则不得将其用作所计算的一元 * 运算符的操作数。

这意味着

p

指向字符数组/结构体等中的有效字符，这不是第一个元素，这意味着在该元素之前，将有一个地址不是

NULL

的有效字符。

或者，您从

char

所在内存块边界之外的有效

char

的地址中减去 1。这会调用未定义的行为，因为减法产生的指针不是数组或指向最后一个元素 1 的指针。