在空std :: vector上使用运算符[]

Question

前段时间，我建议我使用std :: vector作为C++中的异常安全动态数组，而不是分配原始数组......例如

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

    //do work 

} // exception safe deallocation 

我已经使用这个约定多次，没有任何问题，但是我最近移植一些代码的Win32 VisualStudio2010（以前是只能在MacOS/Linux的）和我单元测试打破（STDLIB抛出断言）当矢量大小恰好为零时。

我知道写入这样一个数组会是一个问题，但是这个假设破坏了这个解决方案作为原始指针的替代。考虑下面的功能与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; 
} 

虽然可以说是多余的，上面的代码完全合法（I相信），而下面的代码将抛出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 
    } 
} 

断言当时我一直在使用未定义的行为？我在印象运算符[]下没有检查错误，这是对std :: vector <>的有效使用。有其他人遇到过这个问题吗？

- 编辑： 感谢所有有用的回复，回复人们说这是未定义的行为。 有没有办法取代上面的原始数组分配将与n = 0？

虽然说检查n = 0作为例外情况将解决问题（它会）。有许多模式不需要特殊情况（比如上面的原始指针示例），因此可能需要使用除std :: vector <以外的东西？

Answer 1

请参阅LWG issue 464。这是一个已知的问题。 C++ 0x（部分由MSVC 2010实现）通过添加一个.data()成员来解决此问题。

Answer 2

即使在发布版本中，MVS也会在operator[]范围内进行检查。我不知道它是否符合标准。 （我实际上在他们的实现中发现了调试代码，这使他们的实现破坏了正确的代码）有一个开关来禁用它。

Answer 3

如果你想在这种情况下获得更清洁的行为，你可以使用a[0]替换使用a.at(0)，如果索引无效，将会抛出。

实用的解决方案是初始化具有n + 1个条目的向量并限制对0..n-1的访问（因为该代码已经完成）。

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

这给我带来了一个有趣的问题，我及时询问了here。你的情况，你能避免使用指针方式如下：

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); 

这将文件中的内容n字符一次复制到缓冲区中。当您遍历缓冲区时，请使用：

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

而不是计数器。

Answer 5

就C++标准而言，operator[]不保证不检查，只是（不像at()）它不保证检查。

你会期望在一个非检查实现中，&scoped_array[scoped_array.size()]会产生一个合法的指针，该指针位于该向量所分配的数组的内部或一个尾部。这并没有明确的保证，但对于给定的实现，您可以通过查看其来源进行验证。对于空向量，可能根本没有分配（作为优化），并且我没有看到scoped_array[0]的其他结果标准的vector部分中的任何内容。

从表68中，你可能会说你的表达式的结果是&*(a.begin() + 0)，它会非法解引用一个临时迭代器。如果你的实现的向量迭代器只是一个指针，那么你可能会逃避这一点 - 如果不是，你可能不会，显然你不是。

我忘记了关于&*是否是无操作的指针的结果，该指针不能被解除引用。 IIRC从标准中不清楚（某处含糊不清），这引起了要求修改标准以使其明确合法的要求。这表明它确实适用于所有或大多数已知的实现。

就我个人而言，我不会依赖这个，我不会禁用检查。我想重写代码：

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

或在这种情况下，只是：

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

它只是看起来我错了使用矢量的指数n不知道的是，大小至少为N + 1，无论它是否实际上在你的实现中起作用，一旦你禁用了检查。

Answer 6

operator []返回一个引用，因此在空向量上调用它必须是未定义的。

毕竟，哪个项目应该引用参考，当没有项目？ operator []将不得不返回一个空引用或一个完全无效的引用。这两者都会导致未定义的行为。

所以是的，你一直在使用未定义的行为。 Visual Studio的operator []中的非强制性但仍然符合标准的检查只是显示了这一事实。

Answer 7

你可以使用迭代器而不是指针？

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

    //do work 

} // exception safe deallocation