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C++数组与指针中数组边界检查和异常处理

P粉602998670

发布： 2025-09-12 10:57:01

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C++数组和指针无自动边界检查，访问越界导致未定义行为；应使用std::vector或std::array的at()函数实现异常安全的边界检查。

c++数组与指针中数组边界检查和异常处理

在C++中，数组和指针密切相关，但语言本身并不提供自动的数组边界检查。这意味着访问越界元素不会自动抛出异常，而是导致未定义行为，可能引发程序崩溃、数据损坏或安全漏洞。理解如何手动实现边界检查和异常处理是编写安全代码的关键。

数组边界检查的必要性

原生C++数组（如 int arr[10];）不包含元信息来记录长度，也无法在运行时检测越界访问。例如，arr[15] = 1; 语法上合法，但会写入非法内存区域。

使用指针时情况更复杂，因为指针只是地址，编译器无法判断它指向的内存块大小。例如：

int* ptr = new int[5];
ptr[6] = 10; // 无编译错误，但越界

这类错误在调试阶段难以发现，但运行时可能造成严重后果。

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使用标准库容器替代原生数组

C++标准库提供了更安全的替代方案，如 std::array 和 std::vector，它们支持边界检查。

例如，使用 at() 成员函数可在越界时抛出异常：

std::vector vec(5);
try {
vec.at(10) = 1; // 抛出 std::out_of_range
} catch (const std::out_of_range& e) {
std::cout
}

相比 operator[]，at() 多出边界检查开销，但提高了安全性，适合调试或关键路径。

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自定义数组类实现异常安全

若需使用原生数组或指针管理动态内存，可封装类并添加检查逻辑。

示例：

class SafeArray {
private:
  int* data;
  size_t size;
public:
  SafeArray(size_t n) : size(n) {
    data = new int[size]{};
  }
  ~SafeArray() { delete[] data; }
  int& at(size_t index) {
    if (index >= size) {
      throw std::out_of_range("索引超出范围");
    }
    return data[index];
  }
};

该类在构造时分配内存，析构时释放，并在 at() 中检查边界，越界时抛出标准异常。