x86-64架构下能否在无未定义行为的情况下使用32位指针？

x86-64架构的常规指针长度为8字节，但如果能确定目标数据只会落在地址空间的前4GB范围内，从技术角度来说用32位值就足够存储其地址。常见的做法是在小于4GB的缓冲区中存储32位偏移量，但这里要探讨的是直接将内存地址以32位值形式存储，而非存储相对于某个缓冲区的偏移量。

尝试的实现方式 #

有人尝试过如下代码实现：

struct small_pointer {
    uint32_t p;
};

char load_small_pointer(struct small_pointer p, size_t index)
{
    return *((char*)p + index);
}

核心问题 #

但这段代码中把uint32_t直接转换为char*的操作，可能属于C标准中的未定义行为。C标准明确允许指针与uintptr_t类型之间的往返转换，但并没有针对其他整数类型的特殊许可——尽管在地址范围符合要求的前提下，uintptr_t转换为uint32_t应该是无损失的。

现在需要明确两个问题：

• 是否存在符合C标准的合法实现方式？
• 如果标准层面没有支持，GCC/Clang这类编译器是否提供了特定于实现的行为保证？

这么做的动机 #

使用这类“小指针”的优势在于，它占用的数据缓存空间仅为普通指针的一半。另外，操作系统通常会将特殊数据存储在地址空间的高端或低端，这种场景下为特定对象使用不同的指针类型本就合理。如果改用运行时分配缓冲区的偏移量来实现，会额外增加一次加载操作（需要先加载缓冲区指针，再计算并加载偏移后的目标地址）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Joseph Garvin