运行时解引用nullptr是否必然导致段错误？

摘要 #

• 若在运行时对满足p == nullptr的指针p进行解引用，并读取/写入其指向对象，会发生什么？
• 这是否必然会导致段错误，因为内存地址0无法被读写？

我特意强调“运行时”的原因是，我了解编译器在看到*p（p为裸指针）时会假设p != nullptr，因此某些*p操作可能会因未定义行为（UB）而被优化掉，实际运行时并不会真正解引用nullptr，程序会沿着未定义行为的路径继续执行。

例如，给定以下翻译单元（TU）：

int* bar();

int foo(int* i) {
    return *i;
}

int work() {
    int* b = bar();
    int f = foo(b);
    return b != nullptr ? 0 : (f + *bar());
}

编译器仅通过观察foo函数体对bar()的返回值进行解引用，就可以假设bar() != nullptr，因为只有bar() != nullptr时该操作才合法。实际上，work函数被编译为：

work():
        sub     rsp, 8
        call    bar()
        xor     eax, eax
        add     rsp, 8
        ret

其中bar()的返回值从未被实际解引用，尽管源代码中存在*bar()。

但如果foo单独位于一个翻译单元中（此时不存在未定义行为），它会被编译为：

foo(int*):
        mov     eax, DWORD PTR [rdi]
        ret

若该翻译单元与另一个调用foo(nullptr)的单元链接，那么mov指令肯定会尝试读取rdi中的地址，也就是nullptr被编译后的地址（推测为0）。

这是否意味着段错误不可避免？（我并非想避免段错误，恰恰相反，我只是想知道是否会出现更严重的情况：无段错误且程序继续执行，走向未知！）

(¹) 我了解解引用空指针是否属于未定义行为的问题仍未解决，但这并非我之前问题的重复。

内容的提问来源于Stack Exchange，提问作者Enlico