C++索引越界的解決方法
避免”索引越界”錯誤的規則如下(針對C++):
- 不要使用靜態或動態分配的數組,改用array或vector模板
- 不要使用帶方括號的new和delete操作符,讓vector模板為多個元素分配內存
- 使用scpp::vector代替std::vector,使用scpp::array代替靜態數組,並打開安全檢查(自動在使用下標訪問提供瞭索引邊界檢查)
C++中創建類型T的對象的數組方式如下:
#define N 10 T static_arr[N]; //數組長度在編譯時已知 int n=20; T* dynamic_arr=new T[n]; //數組長度在運行時計算 std::vector<T> vector_arr; //數組長度在運行時進行修改
1. 動態數組
采用的辦法是繼承std::vector<T>,並重載<< 、[]運算符,提供一個能夠捕捉越界訪問錯誤的實現。
實現代碼和測試如下:
//scpp_vector.h #ifndef _SCPP_VECTOR_ #define _SCPP_VECTOR_ #include <vector> #include "scpp_assert.h" namespace scpp { //wrapper around std::vector,在[]提供瞭臨時的安全檢查:重載[] <<運算符 template<typename T> class vector : public std::vector<T> { public: typedef unsigned size_type; //常用的構造函數 commonly use cons explicit vector(size_type n=0) : std::vector<T>(n) { } vector(size_type n,const T& value) : std::vector<T>(n,value) { } template <class InputIterator> vector(InputIterator first,InputIterator last) : std::vector<T>(first,last) { } //Note : we don't provide a copy-cons and assignment operator ? //使用scpp::vector提供更安全的下標訪問實現,它可以捕捉越界訪問錯誤 T& operator[] (size_type index) { SCPP_ASSERT( index < std::vector<T>::size() , "Index " << index << " must be less than " << std::vector<T>::size()); return std::vector<T>::operator[](index); } //? difference const T& operator[] (size_type index) const { SCPP_ASSERT( index < std::vector<T>::size() , "Index " << index << " must be less than " << std::vector<T>::size()); return std::vector<T>::operator[](index); } //允許此函數訪問這個類的私有數據 //friend std::ostream& operator<< (std::ostream& os,const ) ? }; } //namespace template<typename T> inline std::ostream& operator<< (std::ostream& os,const scpp::vector<T>& v) { for(unsigned i=0 ;i<v.size();i++) { os << v[i]; if( i+1 < v.size()) os << " "; } return os; } #endif //test_vector.cpp #include "scpp_vector.h" #include <iostream> using namespace std; int main() { //usage-創建一個具有指定數量的vector:scpp::vector<int> v(n); 把n個vector元素都初始化為一個值:scpp::vector<int> v(n,val) //方法3:scpp::vector<int> v; v.reserve(n),表示開始的vector是空的,對應的size()為0, //並且開始添加元素時,在長度達到n之前,不會出現導致速度降低的容量增長現象 scpp::vector<int> vec; for(int i=0;i< 3;i++){ vec.push_back(4*i); } cout << "The vector is : "<< vec <<endl; for(int i=0;i <= vec.size();i++) { cout << "Value of vector at index " << i << " is " << vec[i] << endl; } return 0; }
我們直接使用scpp::vector而盡量不與std::vector交叉使用。
2.靜態數組
靜態數組是在棧上分配內存,而vector模板是在構造函數中用new操作符分配內存的,速度相對慢些,為保證運行時效率,建議使用array模板(同樣也是棧內存),實現代碼和測試如下:
//scpp_array.h #ifndef _SCPP_ARRAY_H_ #define _SCPP_ARRAY_H_ #include "scpp_assert.h" namespace scpp { //wrapper around std::vector,在[]提供瞭臨時的安全檢查 //fixed-size array template<typename T,unsigned int N> class array { public: typedef unsigned int size_type; //常用的構造函數 commonly use cons array() {} explicit array(const T& val) { for(unsigned int i=0;i < N;i++) { m_data[i]=val; } } size_type size() const { return N; } //must use const if we use the size() //Note : we don't provide a copy-cons and assignment operator ? T& operator[] (size_type index) { SCPP_ASSERT( index < N, "Index " << index << " must be less than " << N); return m_data[index]; } //? difference const T& operator[] (size_type index) const { SCPP_ASSERT( index < N , "Index " << index << " must be less than " << N); return m_data[index]; } //模擬迭代器的begin和end方法 //訪問方法accessors T* begin() { return &m_data[0]; } const T* begin() const { return &m_data[0]; } //返回越過數組尾部的迭代器 T* end() { return &m_data[N]; } const T* end() const { return &m_data[N]; } private: T m_data[N]; }; } //namespace scpp template<typename T,unsigned int N> inline std::ostream& operator<< (std::ostream& os,const scpp::array<T,N>& v) { for(unsigned int i=0 ;i< N;i++) { os << v[i]; if( i+1 < v.size()) os << " "; } return os; } #endif //test_array.cpp #include "scpp_array.h" #include <iostream> #include <algorithm> //sort algorithm using namespace std; int main() { //use vector/array class instead of static array or dynamic array scpp::array<int,5u > arr(0); arr[0]=7; arr[1]=2; arr[2]=3; arr[3]=9; arr[4]=0; cout << "Array before sort : " << arr << endl; sort(arr.begin(),arr.end()); cout << "Array after sort : "<< arr << endl; arr[5]=8; return 0; }
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