c - ((void *) -1) 是有效地址吗？

Question

Linuxman shmat逐字逐句：

返回值

[...] on error (void *) -1 返回，并设置 errno以指示错误的原因。

^{（POSIX 使用略有不同的措辞来表达相同的意思。）}

是否有任何(void *) -1可能不是有效地址的强制性规则或定义（标准？）？

Answer 1

0xffffffff在技​​术上是 32 位环境中的有效地址，但在大多数操作系统（当然是 Linux/Windows）上将位于地址空间的保留内核部分中。这意味着在用户模式进程中，将其用作错误代码是安全的，因为没有用户模式分配函数会将其作为可用地址返回。

Answer 2

为简单起见，考虑一台具有 16 位地址空间的机器。这台机器可以寻址从 0 到 65535 的内存。在这种情况下(void*) -1，它与 0xffff 相同，即 65535。虽然从技术上讲，这个地址是有效的，但很少有系统可以在那里访问任何内容。

要考虑的另一件事是几乎所有 POSIX 系统调用都会-1在错误时返回。

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正如 Benj 所指出的，实际上可以映射 address NULL。例如，当您想查看是否存在具有指定 的映射时，可以使用此方法shmid，在这种情况下，shmaddr参数设置为NULL并且函数返回NULL以表示共享内存存在。

Answer 3

要直接回答这个问题，不，没有强制性规则、定义、标准或规范说(void *) -1可能不是有效地址。

（当然，没有关于内存地址的规则、定义、标准或规范是强制性的。例如，我看到有人在不符合 C 标准的情况下每天走在街上，但我从未见过有人因此而被捕。但是，即使我们省略了强制部分，(void *) -1一般规范也不禁止用作地址。）

但是，(void *) -1为了使 shmat 工作，不需要不是有效地址。仅需要成功调用 shmat 永远不会返回(void *) -1，并且(void *) -1编译器支持它以测试来自 shmat 的返回值。如果满足这两个条件，那么程序总是可以区分成功的 shmat 调用和不成功的 shmat 调用。

关于第二个条件，C 标准不保证(void *) -1可以使用，因此 POSIX 在指定这是从 shmat 返回的错误时，隐式要求 C（或其他语言）实现支持它。所以这是对 POSIX 所需语言的扩展，编译器支持它通常是一件简单的事情。

关于第一个条件，请考虑我们何时可能希望 shmat 返回(void *) -1成功调用。可以使用或不使用用户请求的地址来调用 shmat，在这种情况下，实现会选择一个地址。在任何正常的计算机体系结构中，有多种原因使用不同值的倍数的地址。对于shmat，最明显的就是内存映射。在具有虚拟内存的体系结构上，内存以页面为单位进行映射，而 shmat 在为段映射内存时，将映射到页面的开头。任何偶数页大小都没有倍数(void *) -1，因为后者是奇数，所以 shmat 从不选择将段映射到(void *) -1. 即使 shmat 不使用页面大小，它通常也会使用其他对齐方式，例如 4、8 或 16 字节，因为提供对齐的内存意味着存储在该内存开头的结构将被对齐，这会导致更快的内存访问许多处理器。

这留下了用户请求(void *) -1作为地址的情况。这将是不寻常的，并且只有当内存段是单个字节或内存模型允许环绕（或者编译器提供了一个非常奇怪的内存模型，其中(void *) -1不是地址空间中的最后一个字节）时，它才能工作。我不能确定是否有任何 POSIX 系统支持这一点。但是，很明显，这本质上是没有用的，除了好奇之外，没有人有任何理由这样做。因此，将这种情况排除在shmat之外是安全合理的，只是说不支持，不要这样做。