什么是 IndexOutOfRangeException / ArgumentOutOfRangeException，我该如何解决？

Posted 2023-04-13

【中文标题】什么是 IndexOutOfRangeException / ArgumentOutOfRangeException，我该如何解决？

【英文标题】：What is an IndexOutOfRangeException / ArgumentOutOfRangeException and how do I fix it?

【发布时间】：2021-10-05 14:18:32

【问题描述】：

我有一些代码，当它执行时，它会抛出一个IndexOutOfRangeException，说，

索引超出了数组的范围。

这是什么意思，我能做些什么？

根据使用的类，它也可以是ArgumentOutOfRangeException

mscorlib.dll 中出现“System.ArgumentOutOfRangeException”类型的异常，但未在用户代码中处理其他信息：索引超出范围。必须为非负数且小于集合的大小。

【问题讨论】：

如果您只有 4 个项目，则在您的集合中，但代码试图获取索引 5 中的项目。这将引发 IndexOutOfRangeException。检查索引 = 5； if(items.Length >= index ) Console.WriteLine(intems[index ]);

【参考方案1】：

这是什么？

此异常表示您尝试使用无效索引按索引访问集合项。当索引低于集合的下限或大于或等于它包含的元素数时，索引无效。

当它被抛出时

给定一个声明为的数组：

byte[] array = new byte[4];

您可以从 0 到 3 访问此数组，超出此范围的值将导致 IndexOutOfRangeException 被抛出。在创建和访问数组时记住这一点。

数组长度 在 C# 中，数组通常是从 0 开始的。这意味着第一个元素的索引为 0，最后一个元素的索引为 Length - 1（其中 Length 是数组中的项目总数），因此此代码不起作用：

array[array.Length] = 0;

另外请注意，如果你有一个多维数组，那么你不能在两个维度上都使用Array.Length，你必须使用Array.GetLength()：

int[,] data = new int[10, 5];
for (int i=0; i < data.GetLength(0); ++i) 
    for (int j=0; j < data.GetLength(1); ++j) 
        data[i, j] = 1;
    

上限不包括在内 在下面的示例中，我们创建了一个 Color 的原始二维数组。每一项代表一个像素，索引从(0, 0)到(imageWidth - 1, imageHeight - 1)。

Color[,] pixels = new Color[imageWidth, imageHeight];
for (int x = 0; x <= imageWidth; ++x) 
    for (int y = 0; y <= imageHeight; ++y) 
        pixels[x, y] = backgroundColor;
    

然后此代码将失败，因为数组是从 0 开始的，并且图像中的最后一个（右下）像素是 pixels[imageWidth - 1, imageHeight - 1]：

pixels[imageWidth, imageHeight] = Color.Black;

在另一种情况下，您可能会为此代码获得 ArgumentOutOfRangeException（例如，如果您在 Bitmap 类上使用 GetPixel 方法）。

数组不会增长 数组很快。与其他所有集合相比，线性搜索非常快。这是因为项目在内存中是连续的，因此可以计算内存地址（并且增量只是一个加法）。无需遵循节点列表，简单的数学运算！您为此付出了一个限制：它们不能增长，如果您需要更多元素，则需要重新分配该数组（如果必须将旧项目复制到新块，这可能需要相对较长的时间）。您使用Array.Resize<T>() 调整它们的大小，此示例将新条目添加到现有数组：

Array.Resize(ref array, array.Length + 1);

不要忘记有效的索引是从0 到Length - 1。如果您只是尝试在Length 分配一个项目，您将得到IndexOutOfRangeException（如果您认为它们可能会使用类似于其他集合的Insert 方法的语法增加，这种行为可能会让您感到困惑）。

特殊具有自定义下界的数组数组中的第一项始终具有索引 0。这并不总是正确的，因为您可以创建一个具有自定义下限的数组：

var array = Array.CreateInstance(typeof(byte), new int[]  4 , new int[]  1 );

在该示例中，数组索引从 1 到 4 有效。当然，上限不能更改。

错误的参数 如果您使用未经验证的参数（来自用户输入或函数用户）访问数组，您可能会收到此错误：

private static string[] RomanNumbers =
    new string[]  "I", "II", "III", "IV", "V" ;

public static string Romanize(int number)

    return RomanNumbers[number];

意外结果 这个异常也可能由于另一个原因引发：按照惯例，许多 搜索函数 将返回 -1（可空值已在 .NET 2.0 中引入，无论如何这也是多年来使用的众所周知的约定) 如果他们没有找到任何东西。让我们假设您有一个与字符串相当的对象数组。你可能会想写这段代码：

// Items comparable with a string
Console.WriteLine("First item equals to 'Debug' is '0'.",
    myArray[Array.IndexOf(myArray, "Debug")]);

// Arbitrary objects
Console.WriteLine("First item equals to 'Debug' is '0'.",
    myArray[Array.FindIndex(myArray, x => x.Type == "Debug")]);

如果myArray 中没有项目满足搜索条件，这将失败，因为Array.IndexOf() 将返回-1，然后数组访问将抛出。

下一个示例是一个简单的示例，用于计算给定数字集的出现次数（知道最大数量并返回一个数组，其中索引 0 处的项目表示数字 0，索引 1 处的项目表示数字 1，依此类推）：

static int[] CountOccurences(int maximum, IEnumerable<int> numbers) 
    int[] result = new int[maximum + 1]; // Includes 0

    foreach (int number in numbers)
        ++result[number];

    return result;

当然，这是一个非常糟糕的实现，但我想展示的是，对于负数和大于 maximum 的数字，它会失败。

它如何应用于List<T>？

与数组相同的情况 - 有效索引的范围 - 0（List 的索引始终以 0 开头）到 list.Count - 访问此范围之外的元素将导致异常。

请注意，List<T> 在数组使用 IndexOutOfRangeException 的相同情况下会抛出 ArgumentOutOfRangeException。

与数组不同，List<T> 开始为空 - 因此尝试访问刚刚创建的列表中的项目会导致此异常。

var list = new List<int>();

常见情况是使用索引填充列表（类似于Dictionary<int, T>）会导致异常：

list[0] = 42; // exception
list.Add(42); // correct

IDataReader 和列 想象一下，您正尝试使用以下代码从数据库中读取数据：

using (var connection = CreateConnection()) 
    using (var command = connection.CreateCommand()) 
        command.CommandText = "SELECT MyColumn1, MyColumn2 FROM MyTable";

        using (var reader = command.ExecuteReader()) 
            while (reader.Read()) 
                ProcessData(reader.GetString(2)); // Throws!
            
        
    

GetString() 将抛出 IndexOutOfRangeException，因为您的数据集只有两列，但您正试图从第三列获取值（索引始终从 0 开始）。

请注意，此行为与大多数 IDataReader 实现共享（SqlDataReader、OleDbDataReader 等）。

如果您使用索引器运算符的 IDataReader 重载（该运算符采用列名并传递无效的列名），您也会遇到相同的异常。 例如，假设您检索了一个名为 Column1 的列，但随后您尝试使用

检索该字段的值

 var data = dr["Colum1"];  // Missing the n in Column1.

发生这种情况是因为索引器操作符在尝试检索不存在的 Colum1 字段的索引时实现。当 GetOrdinal 方法的内部帮助代码返回 -1 作为“Colum1”的索引时，该方法将引发此异常。

其他 引发此异常时还有另一种（记录在案的）情况：如果在DataView 中，提供给DataViewSort 属性的数据列名称无效。

如何避免

在这个例子中，为了简单起见，我假设数组总是一维的并且从 0 开始。如果你想要严格（或者你正在开发一个库），你可能需要用GetLowerBound(0)替换0和用.Length替换GetUpperBound(0)（当然如果你有System.Array类型的参数，它不适用于T[])。请注意，在这种情况下，上限包含在内，然后此代码：

for (int i=0; i < array.Length; ++i)  

应该这样改写：

for (int i=array.GetLowerBound(0); i <= array.GetUpperBound(0); ++i)  

请注意这是不允许的（它会抛出InvalidCastException），这就是为什么如果您的参数是T[]，您对自定义下界数组是安全的：

void foo<T>(T[] array)  

void test() 
    // This will throw InvalidCastException, cannot convert Int32[] to Int32[*]
    foo((int)Array.CreateInstance(typeof(int), new int[]  1 , new int[]  1 ));

验证参数 如果索引来自一个参数，您应该始终验证它们（抛出适当的ArgumentException 或ArgumentOutOfRangeException）。在下一个示例中，错误的参数可能会导致IndexOutOfRangeException，此函数的用户可能会期待这一点，因为他们正在传递一个数组，但这并不总是那么明显。我建议始终验证公共函数的参数：

static void SetRange<T>(T[] array, int from, int length, Func<i, T> function)

    if (from < 0 || from>= array.Length)
        throw new ArgumentOutOfRangeException("from");

    if (length < 0)
        throw new ArgumentOutOfRangeException("length");

    if (from + length > array.Length)
        throw new ArgumentException("...");

    for (int i=from; i < from + length; ++i)
        array[i] = function(i);

如果函数是私有的，您可以简单地将 if 逻辑替换为 Debug.Assert()：

Debug.Assert(from >= 0 && from < array.Length);

检查对象状态 数组索引可能不直接来自参数。它可能是对象状态的一部分。一般来说，验证对象状态始终是一种很好的做法（如果需要，可以单独验证对象状态，也可以使用函数参数）。你可以使用Debug.Assert()，抛出一个适当的异常（更能描述问题）或者像这个例子中那样处理：

class Table 
    public int SelectedIndex  get; set; 
    public Row[] Rows  get; set; 

    public Row SelectedRow 
        get 
            if (Rows == null)
                throw new InvalidOperationException("...");

            // No or wrong selection, here we just return null for
            // this case (it may be the reason we use this property
            // instead of direct access)
            if (SelectedIndex < 0 || SelectedIndex >= Rows.Length)
                return null;

            return Rows[SelectedIndex];
        

验证返回值 在前面的一个示例中，我们直接使用了Array.IndexOf() 返回值。如果我们知道它可能会失败，那么最好处理这种情况：

int index = myArray[Array.IndexOf(myArray, "Debug");
if (index != -1)   else  

如何调试

在我看来，关于这个错误的大多数问题都可以简单地避免。你花在写一个正确的问题上的时间（带有一个小的工作示例和一个小的解释）可能比你调试代码所需的时间要多得多。首先，阅读 Eric Lippert 关于debugging of small programs 的博文，我不会在这里重复他的话，但绝对是必读。

您有源代码，您有带有堆栈跟踪的异常消息。去那里，选择正确的行号，你会看到：

array[index] = newValue;

您发现了错误，请检查index 的增加情况。这样对吗？检查数组是如何分配的，是否与index 的增加一致？根据您的规格是否正确？如果您对所有这些问题的回答是，那么您会在 *** 上找到很好的帮助，但请先自行检查。您将节省自己的时间！

一个好的起点是始终使用断言并验证输入。你甚至可能想要使用代码契约。当出现问题并且您无法通过快速查看代码来弄清楚发生了什么时，您必须求助于一位老朋友：调试器。只需在 Visual Studio（或您最喜欢的 IDE）中的调试中运行您的应用程序，您就会确切地看到哪一行引发了此异常，涉及哪个数组以及您尝试使用哪个索引。真的，99% 的情况下，您会在几分钟内自行解决。

如果在生产中发生这种情况，那么您最好在有罪的代码中添加断言，可能我们不会在您的代码中看到您自己看不到的内容（但您始终可以打赌）。

故事的 VB.NET 方面

我们在 C# 答案中所说的所有内容都适用于 VB.NET，但存在明显的语法差异，但在处理 VB.NET 数组时需要考虑一个重要点。

在 VB.NET 中，数组被声明为设置数组的最大有效索引值。这不是我们要存储在数组中的元素的数量。

' declares an array with space for 5 integer 
' 4 is the maximum valid index starting from 0 to 4
Dim myArray(4) as Integer

所以这个循环将用 5 个整数填充数组，而不会导致任何 IndexOutOfRangeException

For i As Integer = 0 To 4
    myArray(i) = i
Next

VB.NET 规则

此异常表示您尝试使用无效索引按索引访问集合项。当索引低于集合的下限或大于等于它包含的元素数时，索引无效。数组声明中定义的最大允许索引

【参考方案2】：

关于什么是索引越界异常的简单解释：

想想那里有一列火车，它的车厢是 D1、D2、D3。 一位乘客上车，他有 D4 的车票。 现在会发生什么。乘客想进入一个不存在的车厢，所以显然会出现问题。

同样的场景：每当我们尝试访问数组列表等时，我们只能访问数组中现有的索引。 array[0] 和 array[1] 已存在。如果我们尝试访问array[3]，它实际上并不存在，因此会出现索引越界异常。

【参考方案3】：

为了容易理解问题，假设我们写了这段代码：

static void Main(string[] args)

    string[] test = new string[3];
    test[0]= "hello1";
    test[1]= "hello2";
    test[2]= "hello3";

    for (int i = 0; i <= 3; i++)
    
        Console.WriteLine(test[i].ToString());
    

结果将是：

hello1
hello2
hello3

Unhandled Exception: System.IndexOutOfRangeException: Index was outside the bounds of the array.

数组大小为 3（索引 0、1 和 2），但 for 循环循环 4 次（0、1、2 和 3）。 因此，当它尝试使用 (3) 访问边界之外时，它会引发异常。

【参考方案4】：

从很长的完整接受答案的一个方面来看，与许多其他异常类型相比，IndexOutOfRangeException 有一个重要的点，那就是：

通常存在复杂的程序状态，可能难以在代码中的特定点进行控制，例如数据库连接断开，因此无法检索输入的数据等...此类问题通常会导致异常某种必须冒泡到更高水平的类型，因为它发生的地方在那个时候无法处理它。

IndexOutOfRangeException 通常不同，因为在大多数情况下，在引发异常的地方检查它是非常简单的。通常这种异常是由一些代码抛出的，这些代码可以很容易地在它发生的地方处理问题——只需检查数组的实际长度。您不想通过更高级别处理此异常来“修复”此问题 - 而是通过确保它不会在第一个实例中抛出 - 在大多数情况下，通过检查数组长度很容易做到这一点。

另一种说法是，由于真正缺乏对输入或程序状态的控制，可能会出现其他异常，但 IndexOutOfRangeException 通常只是飞行员（程序员）错误。

【参考方案5】：

这两个例外在各种编程语言中很常见，正如其他人所说，当您访问索引大于数组大小的元素时。例如：

var array = [1,2,3];
/* var lastElement = array[3] this will throw an exception, because indices 
start from zero, length of the array is 3, but its last index is 2. */ 

这背后的主要原因是编译器通常不会检查这些东西，因此它们只会在运行时表达自己。

【讨论】：

如果要访问的数组大小和/或索引直到运行时才知道，那么编译器无法检查索引是否有效。否则，这不会添加其他答案未涵盖的任何信息。

是的，但是在已知数组大小的情况下，编译器也不做任何事情。我相信至少在 C++、Java 和 C# 方面。