std::vector 段错误而不是抛出异常

Question

我正在尝试为 std::vector 创建一个容器类，以自学更多关于模板、重载运算符和管理异常的知识。

目前，我只是定义基本操作。我有一个下面列出的模板类；我已经用T 将+= 和[] 运算符重载为push_back 和vector，并分别直接访问向量的元素。这按预期工作。

+= 操作符做了它应该做的事情，并且尝试对超出范围的元素使用[] 操作符将按预期抛出异常。

这是原型类和当前的实现：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

template <class T>
class Inventory
{
    public:
        void operator += (const T& b)   { backpack.push_back(b); }

        T operator [] (const unsigned& b)
        {
            if (backpack.empty() || backpack.size() < b)
                throw string("Out of Range");
            return backpack[b];
        }

        void operator -= (const unsigned& b)
        {
            if (backpack.empty() || backpack.size() < b)
                throw string("No such element exists.");
            backpack.erase(backpack.begin() + b);
        }

    private:
        vector<int> backpack;
};

int main()
{
    Inventory<int> pack;
    pack += 2;
    pack += 4;
    try
    {
        cout << "It was " << pack[0] << endl;
        cout << "It was " << pack[1] << endl;
        pack -= 0;
        cout << "It is now " << pack[0] << endl;
        //pack -= 1; // Segfaults?
    }
    catch (string e)
    {
        cout << "Error: " << e << endl;
    }
}

问题在于-= 运算符，旨在擦除右侧指示位置的元素。当我停留在向量的边界内时，这会按预期工作；但是，如果我指定要擦除的越界数字，我不会得到异常；我得到了一个 seg-fault 。我试图通过添加额外的打印命令来确定段错误发生的确切点：

void operator -= (const unsigned& b)
{
    cout << "In Overload!\n";
    if (backpack.empty() || backpack.size() < b)
    {
        cout << "Exception!\n";
        throw string("No such element exists.");
    }
    backpack.erase(backpack.begin() + b);
}

“例外！”线永远达不到。即使我应该评估未定义的行为，程序也会在它达到那个点之前出现故障。我相信我错过了理解这个过程如何工作的关键组成部分。有没有办法我应该写这个所以它可以抛出而不是错误？

在 Linux x64 架构上使用 g++ -std=c++17 -Wall -Wextra -pedantic 编译。

Answer 1

您的错误检查已关闭 1。

if (backpack.empty() || backpack.size() < b)

如果std::vector 背包只包含两个值，backpack.size() 将是 2，backpack 将包含 backpack[0] 和 backpack[1]。

不幸的是，如果索引 b 被传入为 2，此代码仍将尝试访问 backpack[2]，从而导致未定义的行为。

其实整个if语句可以简单改写为：

if (b >= backpack.size())
    throw string("Out of Range");

Answer 2

您的代码中有一个“off by one”错误。，

考虑如果数组不为空并且代码中的b == backpack.size() 会发生什么。

 if (backpack.empty() || backpack.size() < b)
            throw string("Out of Range");
 return backpack[b];

在这种情况下，backpack 元素的有效索引是 0 到 backpack.size() - 1。

如果b == backpack.size()，代码不会抛出异常，并且会尝试返回backpack[backpack.size()]，这会给出未定义的行为。

未定义行为的一个可能症状是“段错误”。

避免该问题的一种方法是将测试更改为backpack.size() <= b。

Answer 3

另一种选择是利用std::vector::at()，它将在越界索引上抛出std::out_of_range 异常：

    T operator [] (const unsigned& b)
    {
        try 
        {
           return backpack.at(b);
        }
        catch (std::out_of_range& e)
        {
            throw string("Out of Range");
        }
    }

    void operator -= (const unsigned& b)
    {
        try
        {
            backpack.at(b);
            backpack.erase(backpack.begin() + b);
        }
        catch(std::out_of_range& e)
        {
           throw std::string("No such element exists.");
        }
    }

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