C语言有界指针

C语言有界指针的完整使用攻略

什么是有界指针？

有界指针是C语言中的一种指针，它相对于普通指针有一个明确的指针有效范围，通常用于动态内存分配、数组访问等场景，可以有效避免指针越界操作带来的安全风险。

有界指针的声明与初始化

有界指针的声明方式与普通指针类似，但需要在指针名后面添加_chk后缀，表示这是一种有界指针。

例如定义一个有界指针p，可以使用以下语句：

int *p_chk;

有界指针的具体有效范围可以通过set_constraint_XXX()函数来设置，其中XXX代表不同的约束条件，例如：

set_constraint_bound(ptr, lowerbound, upperbound);
set_constraint_range(ptr, lowerbound, upperbound);
set_constraint_count(ptr, count);

这些函数的具体参数和含义可参考相关文档，这里不再赘述。

有界指针的使用示例

动态内存分配示例

以下示例中，我们使用有界指针的set_constraint_count()函数来设置指针的有效元素个数，这里需要注意指针类型与元素类型的对应关系，以下示例为int类型：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <stdalign.h>
#include <stddef.h>
#include <string.h>

int main()
{
    int *arr = (int *) aligned_alloc(alignof(int), 5 * sizeof(int));
    memset(arr, 0, 5 * sizeof(int));
    int *arr_chk = arr; //定义有界指针

    set_constraint_count(arr_chk, 5);

    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        arr_chk[i] = i * 2; //赋值操作不会越界
    }

    arr_chk[5] = 10; //越界操作会抛出异常

    printf("arr[0] = %d\n", arr[0]);
    printf("arr[1] = %d\n", arr[1]);
    printf("arr[2] = %d\n", arr[2]);
    printf("arr[3] = %d\n", arr[3]);
    printf("arr[4] = %d\n", arr[4]);
    printf("arr[5] = %d\n", arr[5]);

    return 0;
}

数组访问示例

以下示例中，我们使用有界指针的set_constraint_range()函数来设置指针的有效范围，这里需要注意指针类型与元素类型的对应关系，以下示例为char类型：

#include <stdio.h>

int main() {
    char *arr = "hello world!";
    char *arr_chk = arr;

    set_constraint_range(arr_chk, arr, arr + strlen(arr));

    while (*arr_chk != '\0') {
        printf("%c ", *arr_chk); //访问操作不会越界
        ++arr_chk;
    }

    printf("\n arr_chk exceeded the bound!\n");
    printf("arr_chk = %c\n", *arr_chk); //越界操作会抛出异常

    return 0;
}

总结

有界指针是C语言中的一种指针，可以有效避免指针越界操作带来的安全风险。在使用有界指针时，需要注意指针类型与元素类型的对应关系，以及指针的有效范围设置，可以通过相关函数来实现。

以上是有界指针的完整使用攻略，希望能对大家在C语言开发中使用有界指针时有所帮助。