如何使 std::vector 的 operator[] 编译在 DEBUG 中而不是在 RELEASE 中进行边界检查

Posted 2023-02-22

【中文标题】如何使 std::vector 的 operator[] 编译在 DEBUG 中而不是在 RELEASE 中进行边界检查

【英文标题】：How to make std::vector's operator[] compile doing bounds checking in DEBUG but not in RELEASE

【发布时间】：2009-08-17 20:57:18

【问题描述】：

我正在使用 Visual Studio 2008。

我知道 std::vector 使用 at() 函数进行边界检查，并且如果您尝试使用运算符 [] 不正确地访问某些内容（超出范围），则会出现未定义的行为。

我很好奇是否可以通过边界检查来编译我的程序。这样，operator[] 将使用 at() 函数并在超出范围时抛出 std::out_of_range。

release 模式编译时不会对 operator[] 进行边界检查，因此性能不会降低。

我开始考虑这个问题是因为我正在将使用 Borland C++ 编写的应用程序迁移到 Visual Studio，并且在一小部分代码中我有这个（i=0，j=1）：

v[i][j]; //v is a std::vector<std::vector<int> >

向量'v'的大小是[0][1]（所以向量的元素0只有一个元素）。这是未定义的行为，我知道，但 Borland 在这里返回 0，VS 正在崩溃。我更喜欢崩溃而不是返回 0，所以如果我可以通过抛出 std::out_of_range 异常来获得更多“崩溃”，那么迁移将更快完成（因此它会暴露 Borland 隐藏的更多错误）。

【参考方案1】：

Visual Studio 2005 和 2008 已经在默认情况下对operator[] 进行边界检查， 调试和发布版本。

控制此行为的宏是_SECURE_SCL。将其设置为 0 以禁用边界检查。

他们目前在 VS2010 中的计划是在发布版本中默认禁用边界检查，但在调试中保持开启。 （宏也被重命名为_ITERATOR_DEBUG_LEVEL。我不知道是否有任何正式的文档可用，但已经提到了here 和here）

【讨论】：

+1 完美。你会在哪里找到像新名字这样的东西？只看新的头文件？

请确保始终使用 _SECURE_SCL。不一致的使用会导致未定义的行为，也就是崩溃。

【参考方案2】：

启用标志 _GLIBCXX_DEBUG 以对 STL 容器进行边界检查，如下所述： http://gcc.gnu.org/onlinedocs/libstdc++/manual/debug_mode.html

【讨论】：

为什么 libstdc++ 宏可以在 Visual Studio 中工作？你不是说 C++ 标准库吗？

libc++ 是否有与此等价的功能？

【参考方案3】：

我问这个问题太早了，但我还是发布了答案，所以我分享了一些知识。

在调试模式下编译时，在 Visual Studio 中实现的 stl 已经进行了边界检查。这可以在<vector> 标头中看到：

reference operator[](size_type _Pos)
           // subscript mutable sequence

 #if _HAS_ITERATOR_DEBUGGING
        if (size() <= _Pos)
            
            _DEBUG_ERROR("vector subscript out of range");
            _SCL_SECURE_OUT_OF_RANGE;
            
 #endif /* _HAS_ITERATOR_DEBUGGING */
        _SCL_SECURE_VALIDATE_RANGE(_Pos < size());

        return (*(_Myfirst + _Pos));
        

所以有对向量类的边界检查。我没有查看其他容器，但我相信它们具有相同的机制。

【讨论】：

嗯。你在这篇文章上比我快 ;-)

Same here :) 就是说，我我很确定即使在 Release 中它也会继续执行此检查。您必须定义一个宏才能完全关闭它。

【参考方案4】：

我现在无法访问任何 Windows 机器。但是，如果我在我的 mac os x 机器上查看 g++ 提供的 STL 实现，来自 /usr/include/c++/4.0.0/bits/stl_vector.h ：

  // element access
  /**
   *  @brief  Subscript access to the data contained in the %vector.
   *  @param n The index of the element for which data should be
   *  accessed.
   *  @return  Read/write reference to data.
   *
   *  This operator allows for easy, array-style, data access.
   *  Note that data access with this operator is unchecked and
   *  out_of_range lookups are not defined. (For checked lookups
   *  see at().)
   */
  reference
  operator[](size_type __n)
   return *(begin() + __n); 

没有执行检查，事件虽然在调试模式。此代码中没有 _GLIBCXX_DEBUG 宏。

看看您自己的随 MSVC 交付的 STL 实现，看看做了什么。如果在任何情况下都没有进行检查......你别无选择，只能使用 at().. :-(

【讨论】：

MSVC 默认执行边界检查（在 VC8 和 9 both 中的调试和发布版本中，在 VC10 中仅在调试中）

你的答案没有深入迭代器推进的实现。

【参考方案5】：

为了速度，C++ 将向量运算符[] 定义为不抛出异常。

我建议您在调试配置中测试应用程序一段时间，直到您确信主要的“隐藏”错误已消失。

【讨论】：

C++ 未定义如果 [] 超出范围会发生什么。这意味着实现执行边界检查是合法的，有些人这样做。