C++多维数组越界索引是否为未定义行为？相关标准与实现疑问
我理解C++标准保证多维数组采用行主序连续存储，比如int a[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}}和int b[6] = {1,2,3,4,5,6}的内存布局完全一致，a[i][j]等价于*((int*)a + 3*i + j)。
为高效遍历7×7数组，我编写了三个检查数组全零的函数：
- Empty1：逻辑完全正确
- Empty2：被GCC和Clang优化为恒返回false
- Empty3：可正常编译
核心问题
- C++标准中哪部分定义了此类越界索引属于未定义行为？
- Empty3是否能保证按预期工作？
额外疑问
- 为什么
return a[7][-1]看似能返回a[6][6]，却没有触发未定义行为？ - 查资料后发现Empty3仍有问题，改写后的Empty4是否合法？
问题1：标准中关于越界索引未定义行为的定义
C标准里，数组下标操作的本质是指针运算：a[i]等价于*(a + i)。根据C20标准的**[expr.add] 段落4**，如果指针运算的结果超出了所指向数组对象的边界（仅允许指向数组末尾之后的第一个位置），该行为属于未定义行为。
对于多维数组，比如int arr[7][7]，arr[i]会退化为指向第i行第一个元素的int*指针。当i >=7时，arr[i]本身就是对指向数组的指针做了越界运算——这已经触发了未定义行为，后续即使通过负下标试图“绕回”合法内存区域，也无法改变前面的操作违反标准的事实。
问题2：Empty3能否保证按预期工作
不能。如果Empty3依赖了类似arr[7][-1]这种先越界获取行指针、再用负下标访问的逻辑，那么从标准层面来说，整个函数的行为都是未定义的。当前能正常编译运行只是特定编译器的实现巧合，编译器完全可以对未定义行为做任意优化（比如直接返回任意值、崩溃、或者看似正常工作），没有任何跨编译器、跨优化等级的保证。
额外疑问1：return a[7][-1]为何没触发明显异常
未定义行为的核心特点是结果不可预测，它不一定会立刻崩溃或报错。在部分编译器的默认优化等级下，多维数组的连续内存布局使得a[7]对应的指针刚好指向a[6][7]（即数组末尾之后的位置），此时a[7][-1]等价于*(a[7] -1)，刚好取到a[6][6]的内存。但这只是实现细节，标准完全不保证这种行为的一致性——更换编译器、开启更高优化等级或切换平台后，结果可能完全不同。
额外疑问2：改写后的Empty4是否合法
如果Empty4的实现完全规避了任何形式的指针越界运算，比如：
- 直接将多维数组转为一维数组遍历（
*(reinterpret_cast<int*>(arr) + i)，确保所有指针运算都在一维数组的合法范围内） - 使用嵌套循环正常遍历每一行每一列
那么它是合法的。但如果Empty4仍然依赖先越界取行指针再调整下标的逻辑，那它依然存在未定义行为，不合法。
内容的提问来源于stack exchange，提问作者Maks Verver
