Ist der Zugriff auf statische Elemente mithilfe von Nullzeigern in C undefiniertes Verhalten?

Zugriff auf statische Mitglieder mithilfe von Nullzeigern in C

In C wird allgemein davon ausgegangen, dass der Zugriff auf Mitglieder einer Klasse oder Struktur über eine nicht initialisierte Zeiger ist undefiniertes Verhalten. Statische Elemente scheinen jedoch eine besondere Ausnahme aufzuweisen. Der folgende Codeausschnitt veranschaulicht dieses Verhalten:

<code class="cpp">#include <iostream>
class demo
{
    public:
        static void fun()
        {
            std::cout << "fun() is called\n";
        }
        static int a;
};
int demo::a = 9;
int main()
{
    demo *d = nullptr;
    d->fun();
    std::cout << d->a;
    return 0;
}</code>

Wenn dieser Code kompiliert und ausgeführt wird, erzeugt er die erwartete Ausgabe („fun() wird aufgerufen“ und „9“) ohne Fehler. Dies wirft die Frage auf: Ist dieser Ansatz schädlich?

Verstehen des Verhaltens

Um dieses Verhalten zu verstehen, ist es wichtig, sich mit der Definition des Zugriffs auf statische Mitglieder zu befassen in C. Gemäß dem Sprachstandard entspricht der Punktoperator (.), der für den Zugriff auf statische Elemente verwendet wird, im Wesentlichen der Dereferenzierung eines Nullzeigers und dem anschließenden Zugriff auf ein Element des Objekts, auf das er zeigen würde. In diesem Fall bezieht sich der Nullzeiger auf das statische Mitglied der Klasse, nicht auf eine Instanz davon.

Dies erklärt, warum der Zugriff auf statische Mitglieder mithilfe von Nullzeigern kein grundsätzlich undefiniertes Verhalten darstellt. Der entscheidende Aspekt besteht darin, dass der zugreifende Ausdruck, wie z. B. *d oder d->a, ohne L-Wert-zu-R-Wert-Konvertierungen oder andere Vorgänge ausgewertet wird, die normalerweise undefiniertes Verhalten beim Umgang mit nicht initialisierten Zeigern auslösen würden.

Indirektion durch Nullzeiger

Dann stellt sich die Frage: Führt die Indirektion durch Nullzeiger immer zu undefiniertem Verhalten? Die Antwort ist überraschend differenziert. Es gibt ein offenes CWG-Problem (Nr. 232), das genau dieses Thema behandelt, und es scheint Konsens darüber zu bestehen, dass die Indirektion durch einen Nullzeiger allein kein undefiniertes Verhalten darstellt.

Es ist jedoch wichtig, dies mit Sicherheit zu beachten In Kontexten, beispielsweise wenn der L-Wert in einen R-Wert konvertiert wird oder eine nicht statische Memberfunktion mit einem Nullzeiger aufgerufen wird, kann es zu undefiniertem Verhalten kommen entstehen.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Zugriff auf statische Elemente mithilfe von Nullzeigern zwar kein grundsätzlich undefiniertes Verhalten in C ist, aber mit Vorsicht verwendet werden sollte. Es ist wichtig, die Feinheiten von L-Wert-zu-R-Wert-Konvertierungen und anderen Vorgängen zu verstehen, die beim Umgang mit Zeigern undefiniertes Verhalten auslösen können.

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