std::vector::reserve 允许在 push_back 之前进行随机访问答案

【问题标题】：std::vector::reserve allows random access before push_backstd::vector::reserve 允许在 push_back 之前进行随机访问
【发布时间】：2020-08-23 10:29:55
【问题描述】：

我最近在网上了解到std::vector::reserve。网站说在std::vector 中保留内存不会改变向量的大小，而是增加std::vector 的容量。保留后，尝试访问随机元素应该会崩溃。

但是，当我运行这段代码时：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main(){
    vector <int> v;
    v.reserve(1000000);
    
    v[4] = 5;
    cout << v[4] << endl; // this line and the above line should cause errors

    return 0;
}

什么都没有发生。程序运行并将5 打印到屏幕上，我根本没有收到任何错误。

我不确定我是否在这里犯了错误，那么有人可以告诉我为什么上面的程序会运行吗？

【问题讨论】：

未定义的行为意味着任何事情都可能发生；它不保证会崩溃。
v[4] = 5; 这会导致越界访问，之后的所有内容都是 UB。试试v.at(4) = 5;，你会得到你期望的错误。
它会如何崩溃？内存已分配，内存不知道整个大小与容量的关系
您会看到终端学大量与 STL 函数和较低级别的 c api 调用一起使用，这就是为什么仔细阅读这些语言中的文档非常重要的原因
@harold，标准库实现可以告诉编译器假设索引小于大小。在这种假设下，编译器会优化此代码及其周围的代码，从而导致崩溃。例如，std::string str(input); if (something) { v.reserve(1000000); v[4] = 5; str += "foo"; } cout << str[10];。当编译器知道 v[4] 导致 UB 时，它可以意识到 if 语句永远不会发生，str 将保留其初始值（可能小于 11 个元素）。然后可能会发生常规的越界索引，这是常见的崩溃原因。

标签： c++ vector

【解决方案1】：

保留后，尝试访问随机元素会崩溃。

不，更正确的说法是“保留后，尝试访问随机元素将导致未定义的行为”^(a)。

未定义的行为意味着完全未定义。它可能有效，也可能无效。它可能似乎可以工作，但会为以后在您的程序中发生的严重失败设置条件。它可能无法在另一个实现中工作，甚至可能在一周中的某些日子在相同的实现中无法工作。

底线，不要这样做。

^(a) ISO C++20 中的表 69 有两个元素访问操作，说明完全相同的内容：

a[n] - 返回引用，或 const 引用常量 a。语义：*(a.begin() + n)。 a.at(n) - 返回引用，或 const 引用常量 a。语义：*(a.begin() + n).

但紧随其后的注释澄清了差异：

成员函数at() 提供对容器元素的边界检查访问。 at() 抛出 out_of_range 如果n >= a.size()。

因此，如果您需要它“崩溃”（引用是因为它确实引发了异常而不是崩溃），请使用后者。

【讨论】：