复制带有“memcpy”的2D数组在技术上是不确定的行为吗？

Question

在最近这个问题的注释中出现了一个有趣的讨论：现在，尽管有C语言，讨论已经转移到C++标准规定了什么，即使用std::memcpy这样的函数访问多维数组元素时，什么构成未定义的行为。

首先，下面是这个问题的代码，转换为C++，并尽可能使用const:

#include <iostream>
#include <cstring>

void print(const int arr[][3], int n)
{
    for (int r = 0; r < 3; ++r) {
        for (int c = 0; c < n; ++c) {
            std::cout << arr[r][c] << " ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }
}

int main()
{
    const int arr[3][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9} };
    int arr_copy[3][3];
    print(arr, 3);
    std::memcpy(arr_copy, arr, sizeof arr);
    print(arr_copy, 3);
    return 0;
}

问题出在调用std::memcpy:时:arr参数将产生（通过衰减）指向第一个子数组int[3]的指针，因此，根据讨论的一方（由Ted Lyngmo牵头），当memcpy函数访问该子数组第三个元素以外的数据时，存在形式上未定义的行为（同样也适用于目标arr_copy)。

然而，争论的另一面（MediocrePegritable1和我都赞同）使用的原理是，根据定义，每个2D数组都将占用连续内存，并且由于memcpy的参数只是指向这些位置的void*指针（第三个size参数有效），所以这里不可能有UB。

这里总结了一些与辩论最相关的评论，以防在最初的问题上出现任何“清理”（我用粗体字强调）：

我不认为这里有任何出界的地方。就像memcpy适用于int数组一样，它也适用于int[3]数组，两者应该是连续的（但我不能100%确定）。-平庸素食1

当从arr[0][3]复制第一个字节时，会发生越界访问。我从来没有见过它真正失败，但是，在C++中，它有UB。-泰德·林格莫

但是memcpy函数/call并不执行任何数组索引--它只得到两个void*指针，并将内存从一个复制到另一个。--阿德里安·摩尔

我不能肯定这在C中是否重要，在C++中则不然。您将获得一个指向第一个int[3]的指针，任何超出其范围的访问都具有ub。我在C++标准中没有发现任何例外。-泰德·林格莫

是否有任何C++语言--律师可以解决这个问题--最好用C++标准中的适当引用？

另外，从C标准中引用相关的内容可能会有所帮助--尤其是在两种语言标准不同的情况下--所以我在这个问题中包含了C标记。

Answer 1

std::memcpy(arr_copy,arr,sizeof arr）；（您的示例）定义良好。

std::memcpy(arr_copy,arr[0],sizeof arr）；则会导致未定义的行为。

多维数组是数组的一维数组。据我所知，与真正的1D数组（即具有非数组类型元素的数组）相比，它们没有得到太多（如果有的话）特殊处理。

int a[3] = {1,2,3}, b[3];
std::memcpy(b, a, sizeof(int) * 3);

元素类型不影响此示例的有效性。如果使用2D数组，则元素类型将变为int[N]而不是int，但有效性不受影响。

现在，考虑一个不同的例子：

int a[2][2] = {{1,2},{3,4}}, b[4];
std::memcpy(b, a[0], sizeof(int) * 4);
//             ^~~~

这会导致UB，因为memcpy被赋予指向a[0]第一个元素的指针，所以它只能访问a[0](a[0][i])的元素，而不能访问a[j][i]。