向空指针（nullptr）加0是否属于未定义行为（UB）？

我确认这个问题之前有人提过，但没找到相关解答。如果有一个初始化为nullptr的char*空指针，对它执行加0操作是否属于未定义行为（UB）？我没找到任何说明“向空指针执行所有加法操作都是UB”的表述，但推测除加0外的其他加法操作肯定是UB。

示例代码：

char* buf = nullptr;
buf += 0; // UB?

实际场景中，我有一些可能为(nullptr, 0)的指针-长度对，部分函数会在不解引用指针的前提下修改这个对，可能出现向空指针加0的情况，请问需要添加if (ptr != nullptr)的判断吗？还是说这属于冗余代码？

另外，我知道在constexpr求值中执行UB会导致编译错误，所以尝试了以下代码：

static_assert([](char* buf){ buf += 0; return buf == nullptr; }(nullptr) == true);
static_assert([](char* buf){ buf += 1; return buf == nullptr; }(nullptr) == false);

后者因为向空指针加1编译失败，报错信息如下：

• GCC: “arithmetic involving a null pointer”
• Clang: “cannot perform pointer arithmetic on null pointer”
• MSVC build: “failure was caused by unevaluable pointer value”
• MSVC IntelliSense: “invalid arithmetic on non-array pointer”

但前者在GCC 12.1.0、Clang 15.0.0和MSVC 19.34.31942编译器中都能正常通过。这是不是说明向空指针加0不属于UB，还是仅仅说明该操作在这些编译器中定义良好？

结论：向空指针加0不属于未定义行为 #

根据C++标准中[expr.add]条款的规定，指针加法存在明确的合法例外：

当整数类型表达式J与指针类型表达式P相加时，结果类型与P一致：

1. 若P求值为空指针值且J求值为0，结果为空指针值；
2. 否则，若P指向数组对象x的某个元素，且J的值j满足0 ≤ j < n（n为数组元素总数），则P + J指向x[j]；否则行为未定义；
3. 其他情况，行为未定义。

显然，空指针加0属于上述第1种情况，是标准明确保障的合法操作，结果仍为空指针，不存在未定义行为。

对constexpr测试结果的解释 #

你观察到的编译器行为完全符合标准要求：

• 空指针加1属于第3种情况，触发未定义行为，而constexpr求值阶段会严格检查UB，因此编译器直接报错；
• 空指针加0符合合法规则，所以编译器允许constexpr求值通过，这不是编译器的“特殊处理”，而是严格遵循标准的结果。

实际场景的代码建议 #

不需要添加if (ptr != nullptr)的判断，空指针加0是标准保证的合法操作，额外的分支判断属于冗余代码。你可以直接保留指针-长度对的现有处理逻辑，无需针对空指针加0的情况做特殊分支。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bolpat