C++ 数组索引越界行为

为什么C/C++在数组索引越界的情况下会有所不同

#include <stdio.h>
int main()
{
    int a[10];
    a[3]=4;
    a[11]=3;//does not give segmentation fault
    a[25]=4;//does not give segmentation fault
    a[20000]=3; //gives segmentation fault
    return 0;
}

#包括
int main（）
{
INTA[10]；
a[3]=4；
a[11]=3；//不给出分段错误
a[25]=4；//不给出分段错误
a[20000]=3；//给出分段错误
返回0；
}

我知道在

a[11]

或

a[25]

的情况下，它试图访问分配给进程或线程的内存，而在

a[20000]

的情况下，它超出了堆栈边界

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为什么编译器或链接器不给出错误，他们不知道数组的大小吗？如果没有，那么

sizeof（a）

如何正确工作？

问题是C/C++实际上没有对数组执行任何边界检查。这取决于操作系统，以确保您访问的是有效内存

在这种情况下，您将声明一个基于堆栈的数组。根据具体的实现，访问数组边界之外的内容只需访问已分配堆栈空间的另一部分（大多数操作系统和线程为堆栈保留一定的内存部分）。只要您恰好在预先分配的堆栈空间中玩，一切都不会崩溃（注意，我没有说工作）

最后一行发生的情况是，您现在已经访问了分配给堆栈的内存部分之外的内容。因此，您将索引到未分配给进程或以只读方式分配的内存部分。操作系统看到这一点并向进程发送seg故障

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这就是C/C++在边界检查方面如此危险的原因之一。

通常只有在尝试访问进程不拥有的内存时，才会出现分段错误

在

a[11]

（顺便说一句，

a[10]

）的情况下，您看到的是您的进程确实拥有但不属于

a[]

数组的内存

a[25000]

远远不是

a[]

，它可能完全超出了你的记忆范围

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更改

a[11]

更加隐蔽，因为它会悄悄地影响不同的变量（或堆栈帧，当函数返回时可能会导致不同的分段错误）。

C没有这样做。操作系统的虚拟内存子系统是

如果您只是稍微超出了范围，那么您正在寻址为您的程序分配的memeory（在本例中是在堆栈调用堆栈上）。在你远远超出范围的情况下，你寻址的内存没有交给你的程序，操作系统抛出了一个分段错误

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在某些系统上，还存在操作系统强制执行的“可写”内存概念，您可能试图写入您拥有但标记为不可写的内存。

这不是C问题，而是操作系统问题。您的程序已被授予一定的内存空间，您在其中执行的任何操作都可以。只有在访问进程空间之外的内存时，才会发生分段错误

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并非所有操作系统的每个进程都有单独的地址空间，在这种情况下，您可以在没有警告的情况下损坏另一个进程或操作系统的状态

segfault不是C程序的预期操作，它会告诉您索引超出范围。相反，这是未定义行为的意外结果

在C++和C++中，如果声明一个数组，比如

type name[size];

您只能访问索引从

0

到

size-1

的元素。超出该范围的任何内容都会导致未定义的行为。如果索引接近该范围，则很可能您读取了自己程序的内存。如果索引在很大程度上超出范围，则很可能您的程序将被操作系统终止。但你不知道，任何事情都有可能发生

为什么C允许这样做？C和C++的基本要点是如果性能不好，就不能提供特征。C和C++已经被用于高性能关键系统的AGEs。C已被用作内核和程序的实现语言，在这些内核和程序中，数组边界外的访问对于快速访问内存中相邻的对象非常有用。让编译器禁止这样做是徒劳的

为什么它不发出警告呢？好吧，你可以把警告级别设置得很高，并希望编译器能宽恕你。这称为实施质量（QoI）。如果某些编译器使用开放行为（如未定义的行为）来做一些好事，那么它在这方面的实现质量很好

[js@HOST2 cpp]$ gcc -Wall -O2 main.c
main.c: In function 'main':
main.c:3: warning: array subscript is above array bounds
[js@HOST2 cpp]$

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相反，如果它在看到阵列被越界访问时格式化硬盘（这对它来说是合法的），那么实现的质量将相当差。我很喜欢阅读文档中的这些内容。

补充一下其他人的说法，在这种情况下，你不能仅仅依靠程序崩溃，如果你试图访问超出“数组边界”的内存位置，将无法保证会发生什么。这与你做了类似的事情一样：

int *p;
p = 135;

*p = 14;

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这只是随机的；这可能有用。可能不会。不要这样做。代码来防止这类问题。

正如litb提到的，一些编译器可以在编译时检测到一些越界的数组访问。但编译时的边界检查并不能捕获所有内容：

int a[10];
int i = some_complicated_function();
printf("%d\n", a[i]);

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要检测到这一点，必须使用运行时检查，而在C语言中由于它们的性能影响而避免使用这些检查。即使知道a在编译时的数组大小，即（a），如果不插入运行时检查，它也无法防止这种情况。

正如我理解的问题和注释一样，您理解为什么在访问内存超出范围时会发生不好的事情，但您想知道为什么您的特定编译器没有警告您

允许编译器向您发出警告，许多编译器会在最高警告级别发出警告。然而，编写该标准是为了允许人们为各种开发工具运行编译器