为什么我可以在 C++ 中访问大于数组大小的数组索引？ [复制]答案

【问题标题】：Why can I access array indexes greater than array's size in C++? [duplicate]为什么我可以在 C++ 中访问大于数组大小的数组索引？ [复制]
【发布时间】：2013-11-13 19:13:02
【问题描述】：

我正在编写代码并意识到我可以“访问”数组中与数组大小相同或更大的索引的元素。为什么这不会产生错误？

例如，

#include <iostream>
using namespace std;

int main ()
{
    int b_array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};


    cout << b_array[5]  << endl  // Returns 0
         << b_array[66] << endl; // Returns some apparently random value.

    return 0;
}

【问题讨论】：

未定义的行为。任何事情都有可能发生。
这是未定义的行为。运行时发生的任何事情都是错误。
@ThisIsNotAnId，因为它需要为您可能不会使用的东西付费。如果你想要边界检查，你可以自己做。
这是设计使然。这是 C++ 编译器和 C 运行时检查的众多事情之一。如果您想要更安全的语言，请尝试 C#、Java 或其他更高级别的语言。
标准/编译器注释

标签： c++ arrays

【解决方案1】：

唯一的技术答案是“因为 C++ 语言规范这么说”。访问越界值是未定义的行为。你的个人品味无关紧要。

在“未定义的行为”（C++ 规范中有很多）背后，需要让编译器开发人员根据他们必须运行的平台实现不同的优化。

如果您认为索引经常在循环中使用，如果您检查边界，您最终会检查每次迭代，总是成功（从而浪费处理器时间）。

【讨论】：

【解决方案2】：

由于会导致性能损失，C++ 不实施边界检查。
例如，vector 模板包含一个检查边界的 at() 函数，但比 [] 运算符慢约 5 倍。
低级语言往往会迫使程序员编写安全且无错误的代码以换取高性能。

【讨论】：

【解决方案3】：

尽管有像您这样的简单情况，编译器和/或静态分析器可以检测到访问超出范围，但通常在编译时执行此操作是不可行的。例如，如果您将数组传递给一个函数，它会立即衰减为一个指针，并且编译器没有机会在编译时进行边界检查。

运行时边界检查的替代方法相对昂贵：对每次访问进行检查会将简单的内存取消引用变成潜在的停滞分支。更难的是，您可以在指针上使用取消引用运算符，也就是说，您甚至无法轻易知道在哪里找到实际数组对象的大小。

因此，越界数组访问的行为是故意未定义：系统可以跟踪这些访问，但它不必。此外，系统在越界数组访问时实际执行的操作也未指定，即它可以根据上下文执行不同的操作。在许多情况下，它只会返回垃圾，而这并不是很有用。但是，尤其是在适当的调试设置下，系统可能会在检测到违规时改为assert()。

【讨论】：

【解决方案4】：

C++ 允许直接访问您的程序的内存。没有为您完成边界检查。这可能会导致非常讨厌的错误，但与其他“更安全”的语言相比，它也非常有效。

数组只不过是指向内存位置的指针。您尝试访问的索引，例如array [66] 中的索引66，通过将66 * sizeof(int) 添加到数组的起始地址来解析。最终计算出的地址是否在一定范围内，超出了编译器的检查范围。

换句话说，array [i] 与 C++ 中的 *(array + i) 相同。其实你可能会惊讶array [i]也可以写成i [array]！

【讨论】：