有关 C11 临时生命周期规则和未定义行为的更多问题

Question

我正在努力寻找可能与 相关的另一个示例的明确答案来自 C11 / ISO/IEC 9899:2018 的临时生命周期规则，我在这里再次引用该规则以方便搜索：

具有结构或联合类型的非左值表达式，其中结构或联合包含 数组类型的成员（递归地包括所有包含的结构和联合的成员） 指具有自动存储期限和临时生存期的对象。 36) 它的生命周期开始 当计算表达式时，其初始值是表达式的值。它的生命周期结束了 当包含的完整表达式的评估结束时。任何修改对象的尝试 临时生命周期会导致未定义的行为。具有临时生命周期的对象的行为就好像它 出于有效类型的目的，用其值的类型进行声明。这样的对象不需要 有一个唯一的地址。

首先，我不确定该规则是否适用。例子是：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>

struct A {
    int b;
};

struct X {
    int x;
    struct A *a;
};

static void
foo(const char *n, struct X *x)
{
    assert(x != NULL);
    assert(x->a != NULL);
    printf("%s = {{ .x = %d, .a[0] = { .b = %d }}}\n", n, x->x, x->a->b);
}

#define FOO(x) foo(#x, x)

void
main(void) {
    struct X x1 = { .x = 11, .a = &(struct A){ .b = 21 }};
    struct X x2 = { .x = 12, .a = (struct A [2]){{ .b = 22 }, { .b = 23 }}};
    FOO(&x1);
    FOO(&x2);

    /* UB? */
    x1.a->b = 31;
    FOO(&x1);
    x2.a[0].b = 32;
    FOO(&x2);

    /* --- */

    struct X *p1 = &(struct X){ .x = 31, .a = &(struct A){ .b = 41 }};
    struct X *p2 = &(struct X){ .x = 32, .a = (struct A [2]){{ .b = 42 }, { .b = 43 }}};

    FOO(p1);
    FOO(p2);

    /* UB? */
    p1->a->b = 51;
    FOO(p1);
    p2->a[0].b = 52;
    FOO(p2);

    /* --- */

    struct A a[2] = {{ .b = 2 }, { .b = 3 }};
    struct X y = { .x = 1, .a = a};

    FOO(&y);

    /* should be legal */
    y.a->b = 4;
    FOO(&y);
}

我的问题：

• 从基础开始，我希望 x1、x2、p1 和 p2 毫无疑问是左值，并且示例中 ya->b 的修改是合法的。正确的？
• 但是 x 和 p 情况下的 .a 成员又如何呢？取消引用时它是左值吗？
• 关于 p6 和 p7，.a 成员是否具有可变长度数组类型？如果是，是基于声明还是初始化？
• 因此，修改 x1.a->b、x2.a->b、p1->a-> 的行为;b 和 p2->a->b 定义良好吗？

谢谢你！

Answer 1

从基础开始，我希望 x1、x2、p1 和 p2 无可争议地是左值，并且示例中 ya->b 的修改是合法的。对吗？

是的。

但是 x 和 p 情况下的 .a 成员呢？取消引用时它是左值吗？

是的。 x1.a、x2.a、p1->a 和 p2->a 的对象> 指向的不是临时的。它们是复合文字 [6.5.2.5]。它们是可写的左值，它们的生命周期直到从封闭块退出为止，就像具有 auto 存储持续时间的普通局部变量一样。它们在您访问它们的每个点上都是活跃的。

您从 6.2.4p8 引用的段落与您的代码无关，该代码不包含任何具有临时生命周期的对象。临时值类似于返回类型为 struct A 的函数返回的值。例如：

struct A blah(void) {
    struct A ret = { 47, NULL };
    return ret;
}

void other(void) {
    printf("%d\n", blah().x); // valid, prints 47
    blah().x = 15;            // error, blah().x not an lvalue
    int *ptr = &(blah().x);   // error, blah().x not an lvalue
}

blah()返回的对象不是左值，但是当结构体包含数组成员时，您可能会遇到获取此类对象地址的情况。这就是为什么存在有关生命周期和修改的语言。

struct B {
    int arr[5];
};

struct B foobar(void) {
    struct B ret = { { 0,1,2,3,4 } };
    return ret;
}

void other(void) {
    printf("%d\n", foobar().arr[3]); // valid, prints 3;
    foobar().arr[2] = 7;             // compiles but is UB, temporary may not be modified
    int *ptr = foobar().arr + 2;     // valid but useless
    // lifetime of object returned by `foobar()` ends
    printf("%d\n", *ptr);            // UB, lifetime has ended
}

对于p6和p7，.a成员是否具有可变长度数组类型？如果是，是基于声明还是初始化？

不。.a 成员仅具有一个指针类型，struct A *。结构成员不能具有可变长度数组类型；这将是 6.7.6p3 下的可变修改类型，并且对于结构或联合成员是禁止的；请参阅 6.7.2.1p9 和注释 123。

可变长度数组类似于：（

void stuff(size_t n) {
    int vla[n];
}

灵活数组成员有一个稍微相关的概念，6.7.2.1p18，它实际上是位于结构的末尾，其大小由动态分配的附加空间量决定，但这是一个单独的问题。）

因此，x1.a->b、x2.a->b、p1->a->b 和 p2->a->b 的修改行为得到了明确定义？

是的，绝对是。