C言語のアロー演算子ってどこまで繋げられるんだろうか

山名

2024.07.04

はじめに

C言語にはアロー演算子と呼ばれる演算子があります。詳細は省きますが、構造体のメンバへのアクセス時に構造体インスタンスが

ポインタ型であればアロー（->）
そうでなければドット（.）

を使う、くらいの感じです。

この前友人にC言語を教えていたんですが、その際こう質問されました。

「このアロー演算子って2つ繋げられるんですか？」

もちろん繋げられます。

hoge->fuga->piyo;

友人「いくつまで繋げられるんですか？」
僕「知らんよ...」

ということで試してみました。

環境とか

C言語は往々にして"処理系依存"の仕様があります。型のサイズさえ処理系依存なので、他のコンパイラやバージョンやOSでは再現性がない可能性があることを最初におことわりしておきます。

項目	バージョン
OS	macOS Sonoma14.5
コンパイラ	Apple clang version 15.0.0 (clang-1500.3.9.4)

コード

こんなコードを用意しました。

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

struct PointerLimit{
    struct PointerLimit* next;
    int value;
} typedef PointerLimit;

PointerLimit* getTail(PointerLimit* base){
    while(base->next != NULL){
        base = base->next;
    }
    return base;
}

PointerLimit* add(PointerLimit* base, int value){
    PointerLimit* new = (PointerLimit*)malloc(sizeof(PointerLimit));
    new->value = value;
    new->next = NULL;
    PointerLimit* tail = getTail(base);
    tail->next = new;
    return base;
}

void test(PointerLimit* base){
    // Using "hard code" here. To check the limit of arrow operator.
    int temp = base->next->next->next->next->next->next->value;

    printf("Testing the limit of arrow operator. temp is %d.\n", temp);
}

int main(int argc, char** argv){
    if (argc <= 1){
        puts("require argment.");
        exit(1);
    }

    srand((unsigned int)0);

    PointerLimit* base = (PointerLimit*)malloc(sizeof(PointerLimit));
    base->next = NULL;
    base->value = -1;

    for (int i = 0; i < atoi(argv[1]); i++){
        add(base, rand()%100);
    }

    test(base);
}

これで、引数に与えた数だけ連結リストを作ってくれます。test()だけ、検証のコンセプト的にハードコードが必要なんですが、数千個コピペして繋げるのは大変です。ここを書いてくれるコードも書きました。

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

int main(int argc, char **argv){
    if (argc <= 1){
        puts("require argment.");
        exit(1);
    }
    printf("int temp = base->");
    for (int i = 0; i < atoi(argv[1]); i++){
        printf("next->");
    }
    puts("value;");
}

引数に与えた数のアローを繋いでくれるコードです。macならpbcopyとかで出力もらって、上のコードに貼り付けて検証していきます。

検証

128, 256, 512, ... とボーダーっぽいところを試してみましたが、意外と上限はなさそうです。で、一気に10000繋ぐと何やら怒られました。

yamana.yuta@HL01538 % gcc limit.c                
clang: error: unable to execute command: Illegal instruction: 4
clang: error: clang frontend command failed due to signal (use -v to see invocation)
Apple clang version 15.0.0 (clang-1500.3.9.4)
Target: arm64-apple-darwin23.5.0
Thread model: posix
InstalledDir: /Library/Developer/CommandLineTools/usr/bin
clang: note: diagnostic msg: 
********************

PLEASE ATTACH THE FOLLOWING FILES TO THE BUG REPORT:
Preprocessed source(s) and associated run script(s) are located at:
clang: note: diagnostic msg: /var/folders/5r/92j2jsw53hxf28q43hs_kk700000gn/T/limit-406942.c
clang: note: diagnostic msg: /var/folders/5r/92j2jsw53hxf28q43hs_kk700000gn/T/limit-406942.sh
clang: note: diagnostic msg: Crash backtrace is located in
clang: note: diagnostic msg: /Users/yamana.yuta/Library/Logs/DiagnosticReports/clang_<YYYY-MM-DD-HHMMSS>_<hostname>.crash
clang: note: diagnostic msg: (choose the .crash file that corresponds to your crash)
clang: note: diagnostic msg: 

********************