减法指针p-（p-1）如何产生整数溢出？

Question

这是代码:

#include <stdio.h>
int main()
{
  int i = 3;
  int *p = &i;
  p - (p - 1);
  return 0;
}

编译器（gcc）警告外部减法处的整数溢出：

[user@comp c]$ gcc foo.c
foo.c: In function ‘main’:
foo.c:6:5: warning: integer overflow in expression [-Woverflow]
   p - (p - 1);
     ^

在我的机器上获得了正确的结果1。

为什么？

这是因为指针地址是无符号整数，但ptrdiff_t是有符号整数，无法处理这些大数字吗？

我看到了

p - (p);

和

p - (p + 1);

不要造成溢出。

我正在努力了解这里的幕后情况。这是我关于stackoverflow的第一个问题，如果我的问题可以改进，请告诉我。

Answer 1

指针运算不是整数运算。它是根据数组元素的地址定义的。如果< code>p指向数组的一个元素，那么< code>p-1指向同一数组的前一个元素。如果该元素不存在，则减法具有未定义的行为。

出于指针算法的目的，单个对象被视为1元素数组。一个指针可能正好指向数组的末尾，但是这样的指针不能被解引用。

int i = 3;
int *p = &i;

到目前为止，一切顺利；< code>p指向< code>i。

p - (p - 1);

评估< code>p - 1有未定义的行为。没有正确的结果。

通常，编译器不会生成代码来检查指针算术在运行时的有效性。在典型的实现中，上述结果将产生“预期”结果 1。编译器甚至可能在编译时将表达式替换为文字 1 -- 但是在进行优化所需的分析时，它可能会注意到行为未定义并警告您。

至于你为什么会收到这个特定的消息，这是一个关于你的编译器的问题，它碰巧是gcc。我在gcc 4.7.2中没有得到该消息，但我在4.8.0和4.9.0中都得到了该消息

gcc --version

告诉您正在使用哪个版本）。gcc打印一些警告消息是正确的，但该特定消息是不正确的，因为没有执行整数算术。“整数溢出”消息是gcc中的一个bug，它还导致它为有效代码打印虚假警告。我已经提交了一份bug报告，目前预计将在4.8.4版中修复。

p - (p);

这是有效的（但括号是不必要的）。两个指针的相减产生了它们所指向的数组元素之间的距离（以元素为单位）。如果它们不指向同一个数组，或者刚好超过数组的末尾，则行为是未定义的p-p＜/code＞，如果＜code>p＜/code＞是一个有效的指针，那么它就是＜code>0（类型为＜code＞ptrdifft）。

p - (p + 1);

也有效。p 1 点超过 i 的末尾，这是允许的。减法产生 -1，同样是类型 ptrdiff_t。

推荐阅读：comp.lang.c常见问题解答的第4节（指针）和第6节（数组和指针）。