为何C++中两地址互不小于却不相等？地址比较异常解析

问题场景 #

在Windows 11系统下，使用Embarcadero C搭配GNU G17编译运行以下代码：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    int a,b;
    cout<<&a+1<<endl<<&b<<endl;
    cout<<(&a+1==&b)<<endl;
    return 0;
}

运行输出：

0x78fe1c
0x78fe1c
0

原本预期地址数值相同的&a+1和&b，==比较应返回1，但实际返回0。为排查问题补充代码：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
    int a,b;
    cout<<&a+1<<endl<<&b<<endl;
    cout<<(&a+1<=&b)<<endl;
    cout<<(&a+1>=&b)<<endl;
    cout<<(&a+1==&b)<<endl;
    cout<<(&a+1!=&b)<<endl;
    return 0;
}

输出结果更矛盾：

0x78fe1c
0x78fe1c
1
1
0
1

即&a+1既不大于也不小于&b，却又不相等。

根本原因 #

这是典型的C++指针比较的未定义行为，具体原因如下：

• C++标准明确规定，只有当两个指针指向同一个数组的元素（含数组末尾后一个位置），或者指向同一个对象/其子对象时，指针的比较（==、<、>等）操作才是有定义的。
• 这里a和b是两个独立的局部变量，不属于同一个数组或对象。&a+1是指向a之后一个int大小位置的指针，即便其数值恰好等于&b的地址，这两个指针也不满足标准中允许比较的前提条件。
• 未定义行为意味着编译器可以自由处理这种情况，可能出现逻辑矛盾的结果（比如同时满足<=和>=却不满足==），这是因为编译器优化、指针底层表示的特殊处理等因素导致的，结果完全不可预测。

总结 #

不要对非同一数组/对象的指针进行比较操作，这类操作的结果不受C++标准保障，出现任何诡异现象都属于正常的未定义行为范畴。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者cppHusky