是否使用对 C 中定义的内部数组的引用来访问外部多维数组？

Question

考虑以下代码：

void process(int *);

int func(void) {
    int arr[2][2] = {{1,2},{3,4}};
    process(arr[0]);
    return arr[1][0];
}

假设函数

process

是用汇编语言实现的。

如访问多维数组的元素是否越界未定义行为？中所述，使用

arr[1][0]

访问元素

arr[0][2]

是未定义行为，通过指针算术应指向相同的内存位置。

编译上述代码的 C 编译器是否可以假设

arr[1][0]

在调用

process

后保持不变，因此例如：将最后一行优化为

return 3;

，因为

process

函数只能访问

arr[0][0]

和

arr[0][1]

？

但是，如果编译器假设

process

首先在内部将

arr[0]

转换为

int[2][2]

指针，这可能不是未定义的行为，类似于常见的

container_of

宏如何使用指向结构体的指针来访问结构体指针。成员值，因此编译器将不被允许执行上面的优化？

Answer 1

编译器应该从数组中读取数据。这就是语言所要求的。所以你不必太担心你期望的错误。

用常量替换数组访问不是特定于语言的，而是特定于编译器的。大多数当前的编译器都足够聪明，可以正确执行此操作。

为了获得更好的图片，请尝试编译以下代码：

#include <stdio.h>

void process(int *p) {
    p[2] = -1;
}
void process2(int *p);


int main() {
    int arr[2][2] = {{1,2},{3,4}};
    printf("%d\n", arr[1][0]);
    process(arr[0]);
    printf("%d\n", arr[1][0]);

    int arr2[2][2] = {{5,6},{7,8}};
    printf("%d\n", arr2[1][0]);
    process2(arr2[0]);
    printf("%d\n", arr2[1][0]);

    return 0;
}

无需任何优化 (

gcc -S foo.c

)，您可以在堆栈上有两个数组，并从数组中读取四次，再加上一个带有主体的实际

process

函数。

但是一旦你打开优化器（

gcc -S -O1 foo.c

），你可以看到第一个数组完全消失，只剩下

process

函数的标签。打印前两个

printf

中的常量，在堆栈上为

arr2

定义一个数组，然后是常量的

printf

，调用

process2

，最后从数组中定义

printf

。