为何无法通过指针算术将Rust裸指针指向任意地址？

Rust裸指针的unsafe方法.offset()有明确的安全要求：

若违反以下任一条件，结果将导致未定义行为：

• 起始指针与结果指针必须处于同一已分配对象的边界内或超出末尾一个字节。
• ...

我有个困惑：如果通过.offset()创建的裸指针超出上述边界，会引发什么问题？我原本觉得只要裸指针不被解引用就绝对安全，毕竟可以通过完全安全的语句直接创建裸指针：

let val = 42usize;
let ptr = val as *mut i32;

有没有实例能证明：通过.offset()创建越界野指针会导致程序崩溃，而通过usize转换创建的指针却不会？

首先要明确：未定义行为（UB）不局限于解引用指针。.offset()作为unsafe方法，它的安全要求是编译器进行代码优化的核心前提——一旦违反，哪怕你永远不解引用这个指针，编译器也可能生成完全不符合预期的代码，进而导致程序崩溃或行为异常；而直接通过usize转换生成指针的操作本身是安全的，不会触发这类问题。

举个具体的实例：
假设我们有一个数组，用.offset()做明显越界的偏移，编译器会基于“.offset()的结果一定在同一对象范围内”的假设进行激进优化：

use std::ptr;

fn main() {
    let arr = [1, 2, 3];
    let base_ptr = arr.as_ptr();
    
    // .offset(100)明显越界，违反安全要求
    let bad_ptr = unsafe { base_ptr.offset(100) };
    
    // 哪怕不解引用bad_ptr，编译器可能因UB错误优化逻辑
    if base_ptr == bad_ptr {
        println!("不可能触发的逻辑");
    }
}

在-O2等优化等级下，编译器会判定base_ptr == bad_ptr永远为真（因为它假设偏移后的指针不会越界，同一对象内偏移100不可能等于原指针，因此这个分支会被错误优化），进而执行原本不可能触发的代码，甚至可能因后续优化逻辑导致程序崩溃。

但如果是通过usize转换生成的同地址指针：

fn main() {
    let arr = [1, 2, 3];
    let base_ptr = arr.as_ptr();
    let base_usize = base_ptr as usize;
    
    // 直接转换生成同地址的"野指针"
    let safe_ptr = (base_usize + 100 * std::mem::size_of::<i32>()) as *const i32;
    
    if base_ptr == safe_ptr {
        println!("不可能触发的逻辑");
    }
}

这段代码里的safe_ptr和之前的bad_ptr地址完全相同，但因为没有使用.offset()，编译器没有“指针在同一对象内”的假设，不会进行错误优化，程序会正常跳过该分支，不会出现异常。

本质区别在于：.offset()的安全规则是你给编译器的承诺——你保证偏移后的指针在合法范围内，编译器会基于这个承诺生成高效代码；一旦打破承诺，编译器的优化逻辑就会失控，引发UB。而usize转指针只是单纯的数值转换，没有给编译器任何额外承诺，所以只要不解引用，就不会有问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Zhiyao