Question

C ++ 11的优点std::array在专家解释编程时，我想从编译器中获得一些东西。能够在编译使用.at()的代码时使用[]时打开默认范围检查。

检查范围违规特别是对于多维数组可能是有益的，因为在这种情况下，范围违规不太可能导致segfault（因为你经常拥有内部数组的内存，所以[5000][-123]仍然可能指向你拥有的记忆。）

所以我想知道是否有一个开关可以编译成检查范围的机器代码：

    const uint32_t dim1=10*1000,dim2=3;
    std::array<std::array<int, dim2>, dim1> test_2Darray;
    int undefined_value=test_2Darray[dim2-1][dim1-1];
    std::cout<<"ouch ("<<undefined_value<<")"<<std::endl;
    int ok_value=test_2Darray[dim1-1][dim2-1];
    std::cout<<"OK   ("<<ok_value<<")"<<std::endl;
    //  test_2Darray.at(dim2-1).at(dim1-1); -->terminate called after throwing an instance of 'std::out_of_range'
    //      what():  array::at

如果你问我为什么不切换到.at() - 我可能需要性能，而且我已经编写了很多代码[]并且我不够聪明到聪明到做替换1D更不用说2D阵列了。

我使用GCC 4.6

Answer 1

看起来gcc 4.6附带的数组还没有调试模式。可以理解，因为C ++ 11支持仍然是实验性的。

有一个标志_GLIBCXX_DEBUG，通常用于打开调试模式。如果你看一下/usr/include/c++/4.6/debug/vector:313，你会看到operator[]有：

__glibcxx_check_subscript(__n);

现在，这可能是超级邪恶（我的意思是真的邪恶）但看起来我们可以有条件地将它添加到数组中。更改/usr/include/c++/4.6/array的第148-154行：

reference
operator[](size_type __n)
{ return _M_instance[__n]; }

const_reference
operator[](size_type __n) const
{ return _M_instance[__n]; }

为：

reference
operator[](size_type __n)
{
#ifdef _GLIBCXX_DEBUG
    __glibcxx_check_subscript(__n);
#endif
    return _M_instance[__n];
}

const_reference
operator[](size_type __n) const
{
#ifdef _GLIBCXX_DEBUG
    __glibcxx_check_subscript(__n);
#endif
    return _M_instance[__n];
}

这意味着您可以像对向量和其他stl调试一样启用对数组的边界检查 - 通过向编译行添加-D_GLIBCXX_DEBUG。 E.g：

g++ someAwesomeProgram.cpp -D_GLIBCXX_DEBUG

我刚看了一下gcc trunk，显然还没有对_GLIBCXX_DEBUG引用数组:(。http://gcc.gnu.org/svn/gcc/trunk/libstdc++-v3/include/std/array

希望它不会太远。我想我们将有足够的安全迭代器以及调试模式中的所有数组。与此同时，这可能是我们的小秘密： - ）。

Answer 2

template<class T, std::size_t N>
T const& at(std::array<T,N> const& arr, std::size_t pos){
#ifndef NDEBUG
  // debug versions, automatically range checked
  return arr.at(pos);
#else
  // release version, unchecked
  return arr[pos];
#endif
}    

template<class T, std::size_t N>
T& at(std::array<T,N>& arr, std::size_t pos){
  typedef std::array<T,N> const& const_array;
  // const_cast of the return is safe here because be pass a non-const array
  // const_cast for the argument is needed to avoid infinite recursion
  return const_cast<T&>(at(const_cast<const_array>(arr), pos));
}

应该做的工作。只需在整个代码库中始终使用at(arr, pos)。

Answer 3

您可以模仿您想要的行为：

#include <array>
#include <cassert>
#include <iostream>

#ifndef NDEBUG
template <typename T, std::size_t N>
struct my_array : std::array<T,N> {
 T& operator[](std::size_t n) {
   assert(n < N);
   return (*static_cast<std::array<T,N>*>(this))[n];
 }
 const T& operator[](std::size_t n) const {
   assert(n < N);
   return (*static_cast<const std::array<T,N>*>(this))[n];
 }
};
#else
// I would use Alias templates here, but isn't supported on my compiler yet!
template <typename T, std::size_t N>
struct my_array : std::array<T,N> {
};
#endif

它与std::array不完全匹配，但如果它对您很重要，则可以修复。然后将所有对std::array的引用替换为my_array，并为调试版本检查范围operator[]。

（我已经使用模板别名来简化NDEBUG代码，但实际上我还无法在我的编译器上进行测试）

Answer 4

与gcc一起提供的标准库实现libstdc++并不是gcc（如果你愿意，你可以自由使用另一个实现）。

libstdc++有一个可用于调试-D_GLIBCXX_DEBUG的预处理程序标志，但是您应该注意此调试模式会更改类型的ABI，因此您需要链接到也具有类型的库已启用此调试模式编译。这可能很痛苦。

libc++是另一个实现（符合C ++ 11标准），它首先针对Clang，但应该适用于任何兼容的编译器。它旨在维护ABI兼容性，无论是否启用调试。但它在OS X之外并不完全稳定（主要是因为语言环境），因此可能无法在您的环境中使用。

请注意，这两个库都是自由软件，因此如果未实施检查，您可以完美地提交补丁。

Answer 5

我想要类似的东西，因此编写了这个仅用于小标题的工具允许您执行set（arr，pos，value）和get（arr，pos）以及可以启用中止，断言或继续进行崩溃，没有检查。

https://github.com/goblinhack/c-plus-plus-array-bounds-checker

其要点如下（我在github上也有2维和3维示例）

对于调试版本：

    #define DEBUG
    #define ENABLE_ASSERT
    #define ENABLE_ABORT
    #include "array_bounds_check.h"

实施的一些细节：

template<class TYPE, std::size_t XDIM>
void set(std::array<TYPE,XDIM>& arr, std::size_t X, TYPE v){
    DODEBUG(std::cerr << "set [" << X << "] = " << v << std::endl);
    ASSERT(X >= 0)
    ASSERT(X < arr.size())
    arr[X] = v;
}

template<class TYPE, std::size_t XDIM>
TYPE& get(std::array<TYPE,XDIM> & arr, std::size_t X){
    DODEBUG(std::cerr << "get [" << X << "] = ");
    ASSERT(X >= 0)
    ASSERT(X < arr.size())
    DODEBUG(std::cerr << arr[X] << std::endl);
    return (arr[X]);
}

如果要包括对set（）和get（）调用的跟踪，请启用：

#define DEBUG

要在边界上打印断言（并继续）：

#define ENABLE_ASSERT

要在断言时调用abort（）：

#undef ENABLE_ABORT

hth

在GCC的“Debug”版本中绑定检查std :: array

5 个答案: