平凡的函数给出了意想不到的返回值答案

【问题标题】：Trivial function gives unexpected return value平凡的函数给出了意想不到的返回值
【发布时间】：2021-12-13 20:28:36
【问题描述】：

我编写了一个函数，该函数接收双矩阵并向后查找零条目。如果找到一个，则将该条目的值更改为-2.0 并返回true。否则返回false。

代码如下：

#include <iostream>
#include <vector>

bool remove1zero(std::vector<std::vector<double>> & matrix)
{
    size_t dim = matrix.size();
    for (size_t j = dim - 1; j >= 0; j--)
        for (size_t i = dim - 1; i >= 0; i--)
            if ((matrix[j])[i] == 0.0)
            {
                (matrix[j])[i] = -2.0;
                return true;
            }
    return false;
}

int main()
{
    std::vector<std::vector<double>> testMatrix(3);
    testMatrix[0] = std::vector<double> {-2.0, -2.0, 3.0};
    testMatrix[1] = std::vector<double> {-2.0, -1.0, 3.0};
    testMatrix[2] = std::vector<double> {2.0, 2.0, -1.0};
    std::cout << remove1zero(testMatrix);
}

由于该矩阵没有零条目，因此不应激活 if 条件，最终 remove1zero 应返回 false。然而，事实并非如此。我在我的机器上以及http://cpp.sh/ 上都试过了，输出是1/true。我将不胜感激任何关于为什么会发生这种情况的见解。

【问题讨论】：

使用（无符号）size_t j = dim - 1;，j >= 0 始终为真。所以你有越界访问，而不是停止循环。
[OT]：(matrix[j])[i]不用括号，matrix[j][i]就够了。
@Jarod42 现在一切都说得通了！奇怪的是，当尝试递减当前值为0 的size_t 变量时没有任何抱怨。谢谢！！
@edgystyle unsigned 整数类型被定义为使用模运算工作，因此需要从 0 递减以返回最大值。由于这是可靠的，因此开发人员可以有意义地使用它，因此不一定是错误。当允许的事情完成时，抱怨是不切实际的。不过，对于 signed 整数类型，上溢和下溢是未定义行为，编译器可能发出警告，或者它可能在运行时崩溃或抱怨。
@Jarod42 gcc 确实对此发出警告，但您需要 -Wextra 或 -Wtype-limits ：godbolt.org/z/ThMnGvPrE

标签： c++ boolean double

【解决方案1】：

如 cmets 中所述，由于 size_t 是 无符号 类型，j >= 0 和 i >= 0 比较将始终评估为“真”，并且，当任一索引达到零时，下一个值（在减少该零值之后）将环绕到 size_t 类型的最大值，导致未定义的行为（越界访问）。

解决这个问题的一个很好的“技巧”是使用“goes to”伪运算符-->，它实际上是两个运算符的组合：What is the "-->" operator in C/C++?。

您可以在您的for 循环中使用它，如下所述，将“迭代表达式”留空（因为在“条件表达式”中完成减量）并在“init”中的一个更高的索引处开始循环-statement”（因为该减量将在进入循环体之前应用）。

这是使用这种方法的函数版本（请注意，我在 x-- > 0 表达式中包含了一个空格，以澄清实际上涉及两个单独的运算符）：

bool remove1zero(std::vector<std::vector<double>>& matrix)
{
    size_t dim = matrix.size();
    for (size_t j = dim ; j-- > 0; )
        for (size_t i = dim ; i-- > 0; )
            if (matrix[j][i] == 0.0) {
                matrix[j][i] = -2.0;
                return true;
            }
    return false;
}

【讨论】：

【解决方案2】：

size_t 等于 unsigned long。当您在 for 循环中检查 j 或 i 时，您无法获得负数。因此j和i在0减1时会得到一个奇怪的值。解决方法是将size_t改为简单的long。

#include <iostream>
#include <vector>

bool remove1zero(std::vector<std::vector<double>> & matrix)
{
    long dim = (long)matrix.size();
    for (long j = dim - 1; j >= 0; j--)
    {
        for (long i = dim - 1; i >= 0; i--)
            if (matrix[j][i] == 0.0)
            {
                matrix[j][i] = -2.0;
                return true;
            }
    }
    return false;
}

int main()
{
    std::vector<std::vector<double>> testMatrix(3);
    testMatrix[0] = std::vector<double> {-2.0, -2.0, 3.0};
    testMatrix[1] = std::vector<double> {-2.0, -1.0, 3.0};
    testMatrix[2] = std::vector<double> {2.0, 2.0, -1.0};
    std::cout << remove1zero(testMatrix);
}

【讨论】：

【解决方案3】：

不要使用 size_t 作为循环的类型。它可以评估小于零，因为它是无符号的。只需将大小转换为整数并使用它。

bool remove1zero(std::vector<std::vector<double>> & matrix)
{
    int dim = (int)matrix.size();
    printf("matrix size=%d\n",dim);
    for (int j = dim - 1; j >= 0; j--)
        for (int i = dim - 1; i >= 0; i--)
        {
            printf("%d, %d\n",i,j);
            if ((matrix[j])[i] == 0.0)
            {
                (matrix[j])[i] = -2.0;
                return true;
            }
        }
    return false;
}

【讨论】：

【解决方案4】：

使用（无符号）size_t j = dim - 1;，j >= 0 始终为 true。所以你有越界访问，而不是停止循环。

在 C++20 中，使用 std::ranges::reverse_view

你可能会这样做：

bool remove1zero(std::vector<std::vector<double>> & matrix)
{
    for (auto& col : matrix | std::views::reverse)) {
        for (double& d : col | std::views::reverse) {
            if (d == 0.0) {
                d = -2.0;
                return true;
            }
        }
    }
    return false;
}

Demo

【讨论】：