下标运算符不会发生无符号下溢，为什么？

Question

我一直认为下一个例子是未定义的行为（访问数组越界）：

int main()
{
    int* a= new int[3];
    a[0] = 100;
    a++;
    
    unsigned long index = 0;
    
    printf("%d\n", a[-1]);
    printf("%d\n", a[index - 1]);
    printf("%ul\n", index - 1);
}

但是，这个输出很好：

100
100
4294967295l

为什么下标运算符不会发生下溢？

Answer 1

为什么下标运算符不会发生下溢？

printf("%d\n", a[-1]);

具有定义的行为。指针算术适用于任何整数类型，因此

signed int

值

-1

会添加到

a

，从而对已初始化的元素进行界内访问。

printf("%d\n", a[index - 1]);

具有未定义的行为。

index - 1

是混合秩积分表达式，且

unsigned long

的秩高于

int

，因此它是无符号表达式，相当于

std::numeric_limits<unsigned long>::max()

。将其添加到

a

超出范围，因此是未定义的行为。由于该标准对观察到的行为没有提出任何要求，因此打印 100 是符合要求的。

printf("%ul\n", index - 1);

具有未定义的行为。

lu

是 unsigned long 的正确格式说明符。

Answer 2

这是 MSVC 文档 的摘录
”
语法：

postfix-expression [ expression ]

通常，postfix-expression表示的值是指针值，例如数组标识符，expression是整型值（包括枚举类型）。
”

下标被视为 int。即使

index - 1

下溢并等于

0xFFFFFFFF

，转换为 int 时也是

-1

，与 a[-1] 具有相同的效果。