¿Por qué no inicializado en lugar de fuera de los límites?

En el siguiente código, ¿por qué es b[9] no inicializado en lugar de fuera de los límites?

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    char b[] = {'N', 'i', 'c', 'e', ' ', 'y', 'o', 'u', '!'};
    printf("b[9] = %d\n", b[9]);

    return 0;
}

Llamada del compilador:

% gcc -O2 -W -Wall -pedantic -c foo.c
foo.c: In function ‘main’:
foo.c:6:5: warning: ‘b[9]’ is used uninitialized in this function [-Wuninitialized]
     printf("b[9] = %d\n", b[9]);
% gcc --version
gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.6) 5.4.0 20160609
Copyright (C) 2015 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

Actualización: ahora esto es extraño:

#include <stdio.h>

void foo(char *);

int main(void)
{
    char b[] = {'N', 'i', 'c', 'e', ' ', 'y', 'o', 'u', '!'};
    foo(&b[9]);
    foo(&b[10]);
    printf("b[9] = %d\n", b[9]);
    printf("b[10] = %d\n", b[10]);

    return 0;
}

Compilar esto da como resultado las advertencias que uno esperaría:

% gcc -O2 -W -Wall -pedantic -c foo.c
foo.c: In function ‘main’:
foo.c:9:5: warning: array subscript is above array bounds [-Warray-bounds]
     foo(&b[10]);
     ^
foo.c:10:29: warning: array subscript is above array bounds [-Warray-bounds]
     printf("b[9] = %d\n", b[9]);
                             ^
foo.c:11:29: warning: array subscript is above array bounds [-Warray-bounds]
     printf("b[10] = %d\n", b[10]);

De repente, gcc ve el fuera de los límites por lo que es.

Creo que este podría ser el caso aquí: en el primer código, GCC nota que no necesita toda la matriz de caracteres, solo b[9]por lo que puede reemplazar el código con

char b_9; // = ???
printf("b[9] = %d\n", b_9);

Ahora, este es un completamente transformación legal, porque como se accedió a la matriz fuera de los límites, el comportamiento es completamente indefinido. Solo en la última fase se da cuenta de que esta variable, que es un sustituto de b[9]no está inicializado y emite el mensaje de diagnóstico.

¿Por qué creo esto? porque si agrego sólo cualquier código que referencia la dirección de la matriz en memoriapor ejemplo printf("%p\n", &b[8]); en cualquier lugar, la matriz ahora está completamente realizada en la memoria, y el compilador diagnosticará el subíndice de la matriz está por encima de los límites de la matriz.

Lo que encuentro aún más interesante es que GCC no diagnostica el acceso fuera de los límites a menos que las optimizaciones estén habilitadas. Esto nuevamente sugeriría que cada vez que esté escribiendo un programa nuevo, debe compilarlo con optimizaciones habilitadas para hacer que los errores sean muy visibles en lugar de mantenerlos ocultos con el modo de depuración;)

El comportamiento en la lectura b[9] o b[10] es indefinido.

Su compilador está emitiendo una advertencia (no es necesario), aunque el texto de advertencia es un poco engañoso, pero técnicamente no es incorrecto. En mi opinión, es bastante inteligente. (El compilador AC es no necesario para emitir un diagnóstico de acceso fuera de los límites).

Con respecto a &b[9]el compilador es no permitido desreferenciar eso, y debe evaluarlo como b + 9. Se le permite establecer un puntero uno más allá del final de una matriz. El comportamiento de establecer un puntero en &b[10] es indefinido.

Algunos resultados experimentales adicionales.

Usando char b[9] en vez de char b[] parece no hacer ninguna diferencia, gcc todavía advierte lo mismo con char b[9].

Curiosamente, inicializar el elemento de un paso a través del miembro “siguiente” en un struct 1) silencia la advertencia de “no inicializado” y 2) no advierte sobre la adhesión fuera de la matriz.

#include <stdio.h>

typedef struct {
  char c[9];
  char d[9];
} TwoNines;

int main(void) {
  char b[9] = { 'N', 'i', 'c', 'e', ' ', 'y', 'o', 'u', '!' };
  printf("b[] size %zu\n", sizeof b);
  printf("b[9] = %d\n", b[9]);   // 'b[9]' is used uninitialized in this function [-Wuninitialized]

  TwoNines e = { { 'N', 'i', 'c', 'e', ' ', 'y', 'o', 'u', '!' }, //
                 { 'N', 'i', 'c', 'e', ' ', 'y', 'o', 'u', '!' } };

  printf("e size %zu\n", sizeof e);
  printf("e.c[9] = %d\n", e.c[9]);   // No warning.

  return 0;
}

Producción

b[] size 9
b[9] = 0
e size 18    // With 18, we know `e` is packed.
e.c[9] = 78  // 'N'

Notas:
gcc -std=c11 -O3 -g3 -pedantic -Wall -Wextra -Wconversion -c -fmessage-length=0 -v -MMD -MP …
gcc/gcc-7.3.0-2.i686

Cuando compila el código con -O2, la trivialidad del ejemplo hace que esta variable se optimice. Así que la advertencia es 100% correcta.