为什么未初始化而不是越界？

Question

在下面的代码中，为什么 b[9] 未初始化而不是越界？

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    char b[] = {'N', 'i', 'c', 'e', ' ', 'y', 'o', 'u', '!'};
    printf("b[9] = %d\n", b[9]);

    return 0;
}

编译器调用：

% gcc -O2 -W -Wall -pedantic -c foo.c
foo.c: In function ‘main’:
foo.c:6:5: warning: ‘b[9]’ is used uninitialized in this function [-Wuninitialized]
     printf("b[9] = %d\n", b[9]);
% gcc --version
gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.6) 5.4.0 20160609
Copyright (C) 2015 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

更新：现在这很奇怪：

#include <stdio.h>

void foo(char *);

int main(void)
{
    char b[] = {'N', 'i', 'c', 'e', ' ', 'y', 'o', 'u', '!'};
    foo(&b[9]);
    foo(&b[10]);
    printf("b[9] = %d\n", b[9]);
    printf("b[10] = %d\n", b[10]);

    return 0;
}

编译此结果会产生预期的警告：

% gcc -O2 -W -Wall -pedantic -c foo.c
foo.c: In function ‘main’:
foo.c:9:5: warning: array subscript is above array bounds [-Warray-bounds]
     foo(&b[10]);
     ^
foo.c:10:29: warning: array subscript is above array bounds [-Warray-bounds]
     printf("b[9] = %d\n", b[9]);
                             ^
foo.c:11:29: warning: array subscript is above array bounds [-Warray-bounds]
     printf("b[10] = %d\n", b[10]);

gcc 突然发现了越界。

Answer 1

读取 b[9] 或 b[10] 时的行为是 未定义。

您的编译器正在发出警告（它不必发出警告），尽管警告文本有点误导，但从技术上讲并没有错。在我看来，这是相当聪明的。（C 编译器不需要 来发出越界访问的诊断。）

关于 &b[9]，编译器 不允许 取消引用它，并且必须将其评估为 b + 9。您可以在数组末尾后设置一个指针。将指针设置为 &b[10] 的行为是 undefined.

Answer 2

我相信这里可能是这种情况：在第一个代码中，GCC 注意到您根本不需要整个 char 数组，只需要 b[9]，因此它可以将代码替换为

char b_9; // = ???
printf("b[9] = %d\n", b_9);

现在，这是一个完全合法的转换，因为当数组被越界访问时，行为完全未定义。只有在后一阶段，它才会注意到这个替代 b[9] 的变量未初始化，并发出诊断消息。

为什么我相信这个？因为如果我添加 just 任何代码 reference 数组在 memory 中的地址，例如 printf("%p\n", &b[8]); 任何地方，数组现在在内存中完全实现，编译器将诊断 数组下标超出数组边界.

我发现更有趣的是 GCC 根本不诊断越界访问，除非启用优化。这再次表明，无论何时编写新程序，都应该在启用优化的情况下编译它，以使错误高度可见，而不是通过调试模式隐藏它们 ;)

Answer 3

当您使用 -O2 编译代码时，该示例的琐碎性使该变量得到优化。所以警告是 100% 正确的

Answer 4

一些额外的实验结果。

使用 char b[9] 而不是 char b[] 似乎没有区别，gcc 仍然会警告与 char b[9] 相同的警告。

有趣的是，通过 struct 中的 "next" 成员初始化一次性元素 1) 确实消除了 "uninitialized" 警告，并且 2) 不警告在数组外加入.

#include <stdio.h>

typedef struct {
  char c[9];
  char d[9];
} TwoNines;

int main(void) {
  char b[9] = { 'N', 'i', 'c', 'e', ' ', 'y', 'o', 'u', '!' };
  printf("b[] size %zu\n", sizeof b);
  printf("b[9] = %d\n", b[9]);   // 'b[9]' is used uninitialized in this function [-Wuninitialized]

  TwoNines e = { { 'N', 'i', 'c', 'e', ' ', 'y', 'o', 'u', '!' }, //
                 { 'N', 'i', 'c', 'e', ' ', 'y', 'o', 'u', '!' } };

  printf("e size %zu\n", sizeof e);
  printf("e.c[9] = %d\n", e.c[9]);   // No warning.

  return 0;
}

输出

b[] size 9
b[9] = 0
e size 18    // With 18, we know `e` is packed.
e.c[9] = 78  // 'N'

备注：
gcc -std=c11 -O3 -g3 -pedantic -Wall -Wextra -Wconversion -c -fmessage-length=0 -v -MMD -MP ...
gcc/gcc-7.3.0-2.i686

为什么未初始化而不是越界？

Why uninitialized instead of out-of-bounds?

c

gcc

gcc-warning