在空std :: vector上使用運算符[]

Question

前段時間，我建議我使用std :: vector作爲C++中的異常安全動態數組，而不是分配原始數組......例如

{ 
    std::vector<char> scoped_array (size); 
    char* pointer = &scoped_array[0]; 

    //do work 

} // exception safe deallocation 

我已經使用這個約定多次，沒有任何問題，但是我最近移植一些代碼的Win32 VisualStudio2010（以前是隻能在MacOS/Linux的）和我單元測試打破（STDLIB拋出斷言）當矢量大小恰好爲零時。

我知道寫入這樣一個數組會是一個問題，但是這個假設破壞了這個解決方案作爲原始指針的替代。考慮下面的功能與n = 0的

void foo (int n) { 
    char* raw_array = new char[n]; 
    char* pointer = raw_array; 
    file.read (pointer , n); 
    for (int i = 0; i < n; ++i) { 
     //do something 
    } 
    delete[] raw_array; 
} 

雖然可以說是多餘的，上面的代碼完全合法（I相信），而下面的代碼將拋出VisualStudio2010

void foo (int n) { 
    std::vector<char> scoped_array (n); 
    char* pointer = &scoped_array[0]; 
    file.read (pointer , n); 
    for (int i = 0; i < n; ++i) { 
    //do something 
    } 
} 

斷言當時我一直在使用未定義的行爲？我在印象運算符[]下沒有檢查錯誤，這是對std :: vector <>的有效使用。有其他人遇到過這個問題嗎？

- 編輯： 感謝所有有用的回覆，回覆人們說這是未定義的行爲。 有沒有辦法取代上面的原始數組分配將與n = 0？

雖然說檢查n = 0作爲例外情況將解決問題（它會）。有許多模式不需要特殊情況（比如上面的原始指針示例），因此可能需要使用除std :: vector <以外的東西？

Answer 1

請參閱LWG issue 464。這是一個已知的問題。 C++ 0x（部分由MSVC 2010實現）通過添加一個.data()成員來解決此問題。

Answer 2

即使在發佈版本中，MVS也會在operator[]範圍內進行檢查。我不知道它是否符合標準。 （我實際上在他們的實現中發現了調試代碼，這使他們的實現破壞了正確的代碼）有一個開關來禁用它。

Answer 3

如果你想在這種情況下獲得更清潔的行爲，你可以使用a[0]替換使用a.at(0)，如果索引無效，將會拋出。

實用的解決方案是初始化具有n + 1個條目的向量並限制對0..n-1的訪問（因爲該代碼已經完成）。

void foo (int n) { 
    std::vector<char> scoped_array (n+1); 
    char* pointer = &scoped_array[0]; 
    file.read (pointer , n); 
    for (int i = 0; i < n; ++i) { 
    //do something 
    } 
} 

Answer 4

這給我帶來了一個有趣的問題，我及時詢問了here。你的情況，你能避免使用指針方式如下：

template<class InputIterator, class OutputIterator> 
OutputIterator copy_n(InputIterator first, InputIterator last, OutputIterator result, std::size_t n) 
{ 
    for (std::size_t i = 0; i < n; i++) { 
     if (first == last) 
      break; 
     else 
      *result++ = *first++; 
    } 
    return result; 
} 

std::ifstream file("path_to_file"); 
std::vector<char> buffer(n); 
copy_n(std::istream_iterator<char>(file), 
     std::istream_iterator<char>(), 
     std::back_insert_iterator<vector<char> >(buffer), 
     n); 

這將文件中的內容n字符一次複製到緩衝區中。當您遍歷緩衝區時，請使用：

for (std::vector<char>::iterator it = buffer.begin(); it != buffer.end(); it++) 

而不是計數器。

Answer 5

就C++標準而言，operator[]不保證不檢查，只是（不像at()）它不保證檢查。

你會期望在一個非檢查實現中，&scoped_array[scoped_array.size()]會產生一個合法的指針，該指針位於該向量所分配的數組的內部或一個尾部。這並沒有明確的保證，但對於給定的實現，您可以通過查看其來源進行驗證。對於空向量，可能根本沒有分配（作爲優化），並且我沒有看到scoped_array[0]的其他結果標準的vector部分中的任何內容。

從表68中，你可能會說你的表達式的結果是&*(a.begin() + 0)，它會非法解引用一個臨時迭代器。如果你的實現的向量迭代器只是一個指針，那麼你可能會逃避這一點 - 如果不是，你可能不會，顯然你不是。

我忘記了關於&*是否是無操作的指針的結果，該指針不能被解除引用。 IIRC從標準中不清楚（某處含糊不清），這引起了要求修改標準以使其明確合法的要求。這表明它確實適用於所有或大多數已知的實現。

就我個人而言，我不會依賴這個，我不會禁用檢查。我想重寫代碼：

char* pointer = (scoped_array.size() > 0) ? &scoped_array[0] : 0; 

或在這種情況下，只是：

char* pointer = (n > 0) ? &scoped_array[0] : 0; 

它只是看起來我錯了使用矢量的指數n不知道的是，大小至少爲N + 1，無論它是否實際上在你的實現中起作用，一旦你禁用了檢查。

Answer 6

operator []返回一個引用，因此在空向量上調用它必須是未定義的。

畢竟，哪個項目應該引用參考，當沒有項目？ operator []將不得不返回一個空引用或一個完全無效的引用。這兩者都會導致未定義的行爲。

所以是的，你一直在使用未定義的行爲。 Visual Studio的operator []中的非強制性但仍然符合標準的檢查只是顯示了這一事實。

Answer 7

你可以使用迭代器而不是指針？

{ 
    std::vector<char> scoped_array (size); 
    std::vector<char>::iterator pointer = scoped_array.begin(); 

    //do work 

} // exception safe deallocation