tiêu chuẩn C giải quyết đơn giản hóa mâu thuẫn

Question

Mục §6.5.3.2 "Địa chỉ và gián tiếp khai thác" ¶3 nói (phần có liên quan chỉ):

Các & hành unary trả về địa chỉ của toán hạng của nó. ... Nếu toán hạng là kết quả của toán tử * unary, toán tử & được đánh giá và kết quả là nếu cả hai bị bỏ qua, ngoại trừ các ràng buộc trên toán tử vẫn áp dụng và kết quả không phải là lvalue. Tương tự, nếu các toán hạng là kết quả của một nhà điều hành [], cả & điều hành cũng không phải là unary * được ngụ ý bởi [] được đánh giá và kết quả là, nếu như các nhà điều hành & đã được gỡ bỏ và các nhà điều hành [] được thay đổi thành một nhà điều hành + . ...

Điều này có nghĩa rằng đây:

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

có nên hoàn toàn hợp pháp, in 0 và NUM (10). Tiêu chuẩn này có vẻ rất rõ ràng rằng cả hai trường hợp này đều được yêu cầu phải được tối ưu hóa.

Tuy nhiên, nó dường như không đòi hỏi những điều sau đây để được tối ưu hóa:

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

Điều này có vẻ hết sức mâu thuẫn. Tôi có thể thấy không có lý do gì mà mã trên không nên in sizeof(int) cộng với (không) đệm (có thể là 4).

Đơn giản hóa biểu thức &-> sẽ giống như khái niệm (IMHO) là &[], một địa chỉ đơn giản-cộng-bù. Nó thậm chí là một bù đắp mà sẽ được xác định tại thời gian biên dịch, chứ không phải là thời gian chạy tiềm năng với các nhà điều hành [].

Có điều gì lý do tại sao điều này dường như không nhất quán?

Answer 1

Trong ví dụ của bạn, &i[10] thực sự không hợp pháp: nó trở thành i + 10, trở thành NULL + 10 và bạn không thể thực hiện số học trên con trỏ rỗng. (6.5.6/8 liệt kê các điều kiện theo đó số học con trỏ có thể được thực hiện)

Dù sao, quy tắc này đã được thêm vào C99; nó không có mặt trong C89. Theo tôi hiểu rằng nó đã được thêm vào trong phần lớn để làm cho mã như sau đây được xác định rõ:

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

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

Đó dòng cuối cùng là về mặt kỹ thuật không hợp lệ trong C89 (và trong C++) nhưng được cho phép trong C99 vì quy tắc này. Đó là một sự thay đổi tương đối nhỏ đã tạo nên một cấu trúc được sử dụng phổ biến.

Vì bạn không thể thực hiện số học trên một con trỏ rỗng, ví dụ của bạn (&s->b) sẽ không hợp lệ.

Đối với lý do tại sao có "sự mâu thuẫn" này, tôi chỉ có thể đoán được. Có khả năng là không ai nghĩ rằng nó phù hợp hoặc không ai nhìn thấy một trường hợp sử dụng thuyết phục cho việc này. Có thể điều này đã được xem xét và cuối cùng bị từ chối. Không có nhận xét nào về việc giảm số &* trong the Rationale. Bạn có thể tìm thấy một số thông tin dứt khoát trong the WG14 papers, nhưng tiếc là chúng dường như được sắp xếp khá kém, vì vậy việc rà soát thông tin có thể tẻ nhạt.

Answer 2

Tôi tin rằng trình biên dịch có thể chọn đóng gói theo nhiều cách khác nhau, có thể thêm phần đệm giữa các thành viên của cấu trúc để tăng tốc độ truy cập bộ nhớ. Điều này có nghĩa là bạn không thể chắc chắn nói rằng b sẽ luôn là là một khoảng cách là 4. Giá trị duy nhất không có cùng một vấn đề. Ngoài ra, trình biên dịch có thể không biết bố cục của cấu trúc trong bộ nhớ trong giai đoạn tối ưu hóa, do đó ngăn chặn bất kỳ loại tối ưu hóa nào liên quan đến truy cập cấu trúc thành viên và phôi con trỏ tiếp theo.

---

chỉnh sửa:

Tôi có lý thuyết khác ...

nhiều lần so với trình biên dịch sẽ tối ưu hóa cây cú pháp trừu tượng chỉ sau khi phân tích từ vựng và phân tích cú pháp. Điều này có nghĩa là nó sẽ tìm thấy những thứ như các toán tử hủy bỏ và các biểu thức đánh giá một hằng số và giảm các phần đó của cây thành một nút. Điều này cũng có nghĩa là thông tin về cấu trúc không khả dụng. các lần tối ưu hóa sau này xảy ra sau khi một số thế hệ mã có thể tính đến điều này vì chúng có thêm thông tin, nhưng đối với những thứ như cắt tỉa AST, thông tin đó vẫn chưa có.

Answer 3

Tôi nghĩ rằng quy tắc chưa được thêm vào cho mục đích tối ưu hóa (nó mang lại điều gì nếu quy tắc if-không?) Nhưng để cho phép &t[sizeof(t)/sizeof(*t)] và &*(t+sizeof(t)/sizeof(*t)) sẽ là hành vi không xác định mà không có nó trực tiếp có vẻ ngớ ngẩn, nhưng thêm một hoặc hai lớp macro và nó có thể có ý nghĩa). Tôi không thấy trường hợp vỏ đặc biệt & p-> m sẽ mang lại lợi ích như vậy. Lưu ý rằng như James đã chỉ ra, &p[10] với p một con trỏ null vẫn là hành vi không xác định; &p->m với p một con trỏ null tương tự sẽ vẫn không hợp lệ (và tôi phải thừa nhận rằng tôi không thấy bất kỳ sử dụng nào khi p là con trỏ rỗng).