快速或安全的访问std::vector实例的方法

快速或安全的访问std::vector实例的方法

std::vector可能是STL容器中适用范围最广的，因为其存储数据的方式和数组一样，并且还有相对完善的配套设施。不过，非法访问一个vector实例还是十分危险的。如果一个vector实例具有100个元素，那当我们想要访问索引为123的元素时，程序就会崩溃掉。如果不崩溃，那么你就麻烦了，未定义的行为会导致一系列奇奇怪怪的错误，查都不好查。经验丰富的开发者会在访问前，对索引进行检查。这样的检查其实比较多余，因为很多人不知道std::vector有内置的检查机制。

How to do it…

本节我们将使用两种不同的方式访问一个std::vector实例，并且利用其特性编写更加安全的代码。

先包含相应的头文件，并且用1000个123填满一个vector实例：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    const size_t container_size{1000};
    vector<int> v(container_size, 123);

我们通过[]操作符访问范围之外的元素：

    cout << "Out of range element value: "
         << v[container_size + 10] << '\n';

之后我们使用at函数访问范围之外的元素：

    cout << "Out of range element value: "
         << v.at(container_size + 10) << '\n';
}

让我们运行程序，看下会发生什么。下面的错误信息是由GCC给出。其他编译器也会通过不同方式给出类似的错误提示。第一种方式得到的结果比较奇怪。超出范围的访问方式并没有让程序崩溃，但是访问到了与123相差很大的数字。第二种方式中，我们看不到打印出来的结果，因为在打印之前程序已经崩溃了。当越界访问发生的时候，我们可以通过异常的方式更早的得知！
```
Out of range element value: -726629391
terminate called after throwing an instance of 'std::out_of_range'
what(): array::at: __n (which is 1010) >= _Nm (which is 1000)
Aborted (core dumped)
```

How it works…

std::vector提供了[]操作符和at函数，它们的作用几乎是一样的。at函数会检查给定的索引值是否越界，如果越界则返回一个异常。这对于很多情景都十分适用，不过因为检查越界要花费一些时间，所以at函数会让程序慢一些。

当需要非常快的索引成员时，并能保证索引不越界，我们会使用[]快速访问vector实例。很多情况下，at函数在牺牲一点性能的基础上，有助于发现程序内在的bug。

Note：

默认使用at函数是一个好习惯。当代码的性能很差，但没有bug存在时，可以使用性能更高的操作符来替代at函数。

There’s more…

当然，我们需要处理越界访问，避免整个程序崩溃。为了对越界访问进行处理，我们可以使用截获异常的方式。可以用try代码块将调用at函数的部分包围，并且定义错误处理的catch代码段。

try {
    std::cout << "Out of range element value: "
              << v.at(container_size + 10) << '\n';
} catch (const std::out_of_range &e) {
    std::cout << "Ooops, out of range access detected: "
              << e.what() << '\n';
}

Note:

顺带一提，std::array也提供了at函数。