使用帶有較小數組的越界索引是否安全，該數組是從足夠大的數組中生成的？

Question

在我的日常工作中，我遇到了很多類似以下模式的C代碼。 我擔心這種模式是否安全。

typedef struct
{
    unsigned char someField : 4;
    unsigned char someOtherField : 4;
    unsigned char body[1];
} __attribute__((__packed__, aligned(1))) SomeStruct;

int main()
{
    unsigned char pack[16] = {};
    SomeStruct* structPack = (SomeStruct*)pack;

    structPack->someField = 0xC;
    structPack->body[4] = 0x5;

    return 0;
}

讓我擔心的是程序使用的是structPack->body[4] ，它仍然是16字節數組的一部分，但是如果我們看一下SomeStruct的定義SomeStruct 。 所以有兩種方法來看待它：

• 它指的是有效的內存位置。 沒有危險。
• 它是越界的，因此是未定義的行為。

所以，我的問題是：

1. 根據C標准（更具體地說，C89），這種模式是安全還是未定義的行為？
2. 此外，對於某些特定的編譯器（尤其是GCC）或平台，它是否安全？
3. 還有更好的選擇嗎？

請注意，此類代碼主要在微控制器上運行，有時在Linux桌面上作為應用程序運行。

Answer 1

通過不兼容的左值訪問對象是未定義的行為。 對齊可以通過屬性行解決，但使用指針訪問對象仍然違反嚴格別名：

unsigned char pack[16] = {};
SomeStruct* structPack = (SomeStruct*)pack;

6.5。 P7：

對象的存儲值只能由具有以下類型之一的左值表達式訪問：

- 與對象的有效類型兼容的類型，

- 與對象的有效類型兼容的類型的限定版本，

- 對應於對象的有效類型的有符號或無符號類型的類型，

- 對應於對象有效類型的限定版本的有符號或無符號類型，

- 聚合或聯合類型，其成員中包含上述類型之一（包括遞歸地，子聚合或包含聯合的成員），或者

- 角色類型。

有效類型是：

用於訪問其存儲值的對象的有效類型是對象的聲明類型（如果有）。

SomeStruct*與char數組不兼容。

分配SomeStruct的正確方法是使用內存分配器或alloca（如果需要考慮，將分配堆棧）如果支持該功能。

仍然存在body構件的問題，該構件是尺寸為一的陣列並且標准將不允許其越過界限（即身體[1]）。 c99引入了一個靈活的陣列成員解決方案：

typedef struct
{
    unsigned char someField : 4;
    unsigned char someOtherField : 4;
    unsigned char body[];    //must be last
}...

當您設置大小以分配此結構時，您可以根據body[]成員需要的大小來添加其他大小。