FFmpeg旧版代码中指针加法溢出是否属C99标准未定义行为？

首先看这段代码的核心逻辑：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>

struct foo
{
    int16_t (*ac_val_base)[16];
    int16_t (*ac_val[3])[16];
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct foo bar;
    int16_t *ac_val, *ac_val1;

    bar.ac_val_base = malloc(4639 * 16 * sizeof(int16_t));
    bar.ac_val[0] = bar.ac_val_base + 66;

    ac_val = bar.ac_val[0][0] + 3780 * 16;
    ac_val1 = ac_val;
    
    printf("Result: %d\n", (int) (((char *) ac_val1) - ((char *) bar.ac_val[0][0])));

    return 0;
}

核心争议点：C99标准6.5.6/8条款的解读 #

C99标准6.5.6/8条款明确规定：

当整数类型表达式与指针相加或相减时，结果为指针操作数的类型。若指针操作数指向数组对象的元素，且数组足够大，则结果指向与原元素偏移量等于整数表达式的元素。此外，若指针操作数和结果指向同一个数组对象的元素，或指向数组末尾后一位，则不会产生溢出；否则行为未定义。

问题的关键在于：bar.ac_val[0][0]退化为int16_t*指针后，它所关联的「数组对象」到底是什么？

• bar.ac_val_base是指向int16_t[16]类型数组的指针，malloc分配的内存被视为包含4639个int16_t[16]元素的大数组对象。
• bar.ac_val[0] = bar.ac_val_base +66，指向这个大数组的第67个int16_t[16]子数组对象。
• bar.ac_val[0][0]是这个子数组的第一个元素，退化为int16_t*时，严格来说它关联的数组对象是这个仅包含16个int16_t元素的子数组。

当执行bar.ac_val[0][0] + 3780*16时，偏移量（3780*16=60480个int16_t）远远超出了该子数组的大小（16个元素），结果指针指向的是其他子数组对象的元素。按照C99标准的字面解释，这种跨数组对象的指针运算属于未定义行为。

主流编译器与vbcc的差异原因 #

主流编译器（GCC、MSVC等）出于实用性考虑，将malloc分配的连续内存视为一个整体的字节块，指针运算直接基于字节偏移计算，忽略了标准中「数组对象边界」的严格限制，因此运行结果符合预期（120960字节）。

而vbcc编译器严格遵循C99标准的字面定义，认为跨数组对象的指针运算属于未定义行为，因此可以进行任意优化（比如指针地址的模运算），最终得到了-8000的结果。

结论 #

按照C99标准的严格解读，这段代码确实依赖未定义行为。主流编译器的运行结果符合预期，只是它们对标准做了实用性的扩展实现，而非标准强制要求的行为。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Andreas