當我無意中使用變量來聲明數組長度時，C ++真的在做什么？

Question

我正在幫朋友做一些C ++的家庭作業。 我警告說，我所做的那種編程（PHP，Perl，Python）與C ++有很大的不同，並且我無法保證我不會說出可怕的謊言。

我能夠回答他的問題，但不是沒有絆倒我自己的動態背景。 當我重新認識C ++數組語義時，我做了一些像這樣的蠢事（簡化示例讓我的問題更加清晰）

 #include <iostream>
 #include <cstring>
 using namespace std;
 int main()
 {
   char easy_as_one_two_three[] = {'A','B','C'};  
   int an_int = 1;

   //I want an array that has a length of the value 
   //that's currently in an_int (1)
   //This clearly (to a c++ programmer) doesn't do that.
   //but what is it doing?
   char breaking_things[an_int];

   cout << easy_as_one_two_three << endl;
   return 1;
 }

當我編譯並運行該程序時，它會產生以下輸出

 ABC????

但是，如果我注釋掉我的虛假陣列聲明

 #include <iostream>
 #include <cstring>
 using namespace std;
 int main()
 {
   char easy_as_one_two_three[] = {'A','B','C'};  
   int an_int = 1;

   //I want an array that has a length of the value 
   //that's currently in an_int (1)
   //This clearly (to a c programmer) doesn't do that.
   //but what is it doing?
   //char breaking_things[an_int];

   cout << easy_as_one_two_three << endl;
   return 1;
 }

我得到了我期望的輸出：

 ABC

那么，到底發生了什么？ 我（隱約地）理解當你創建一個數組時，你指向一個特定的內存地址，當你給一個數組一個長度時，你告訴計算機“為我保留下一個X塊”。

我不明白的是，當我在數組聲明中使用變量時，我告訴計算機做什么，為什么它對一個完全獨立的數組產生影響？

編譯器是g ++，版本字符串是

 science:c++ alanstorm$ g++ -v
 Using built-in specs.
 Target: i686-apple-darwin9
 Configured with: /var/tmp/gcc/gcc-5493~1/src/configure --disable-checking -enable-werror --prefix=/usr --mandir=/share/man --enable-languages=c,objc,c++,obj-c++ --program-transform-name=/^[cg][^.-]*$/s/$/-4.0/ --with-gxx-include-dir=/include/c++/4.0.0 --with-slibdir=/usr/lib --build=i686-apple-darwin9 --with-arch=apple --with-tune=generic --host=i686-apple-darwin9 --target=i686-apple-darwin9
 Thread model: posix
 gcc version 4.0.1 (Apple Inc. build 5493)

Answer 1

更新：Neil在他的評論中指出，如果用g ++中的-Wall和-pedantic標志編譯它，你會得到錯誤。

error: ISO C++ forbids variable-size array

你正在獲得ABC???? 因為它打印數組的內容（ ABC ）並繼續打印，直到遇到\\0 。

數組是{'A','B','C', '\\0'}; ，輸出將只是預期的ABC 。

在C99中引入了可變長度數組 - 但這似乎並不適用於C ++。

---

這是未定義的行為。 即使您注釋掉虛假聲明，打印輸出也不總是您所期望的（ABC）。 嘗試將某些可打印字符的ASCII值（32到126之間的值）給an_int而不是1，您將看到差異。

an_int            output
------------------------
 40                ABC(
 65                ABCA
 66                ABCB
 67                ABCC
 296               ABC(
 552               ABC(
 1064              ABC(
 1024*1024 + 40    ABC(

看到這里的模式？ 顯然它將an_int的最后一個字節（LSB） an_int為char，打印它，然后以某種方式找到一個空字符並停止打印。 我認為“某種程度上”必須對an_int的MSB部分用零填充做一些事情，但我不確定（也不能得到任何結果來支持這個論點）。

更新：它是關於MSB填充零。 我得到了以下結果。

ABC( 40 - （3個零字節和40個），
ABC((對於10280（即（40 << 8）+ 40） - （2個零字節和兩個40），
ABC(((對於2631720（即（10280 << 8）+ 40） - （1個零字節和3個40），
ABC((((°¿®對於673720360（即（2631720 << 8）+ 40） - 沒有零字節，因此打印隨機字符，直到找到零字節。
ABCDCBA0á´¿á´¿® （（（（（65 << 8）+ 66）<< 8）+ 67）<< 8）+ 68;

這些結果是在具有8位原子元素大小和1字節地址增量的小端處理器上獲得的，其中32位整數40（十六進制為0x28）表示為0x28-0x00-0x00-0x00 （最低地址的LSB） 。 結果可能因編譯器和編譯器以及平台而異。

現在，如果您嘗試取消注釋虛假聲明，您會發現所有輸出都是ABC-randomchars-char_corresponding_to_an_int形式。 這又是未定義行為的結果。

Answer 2

這不會“重新認識”你“使用c ++數組語義”，因為在C ++中它只是非法的。 在C ++中，只能使用由Integral Constant Expressions（ICE）定義的大小來聲明數組。 在您的示例中，大小不是ICE。 它只能編譯，因為GCC特定的擴展。

從C的角度來看，這在C99版本的語言中實際上是完全合法的。 它確實產生了一個長度為1的所謂可變長度數組。所以你的“清晰”注釋是不正確的。

Answer 3

它不是無效的語法。 它在語法上很好。

它在語義上是無效的C ++，並被我的編譯器（VC ++）拒絕。 g ++似乎有一個擴展，允許在C ++中使用C99 VLA。

問號的原因是你的三個字符數組不是空終止; 它打印直到它在堆棧上找到null。 堆棧的布局受堆棧上聲明的變量的影響。 對於數組，布局是這樣的，在第一個null之前有垃圾; 沒有陣列就沒有。 就這些。

Answer 4

你可以得到你期望或者不期望的輸出。 因為你沒有null終止你的數組中的字符，當你去打印它cout它將打印A，B和C，以及它找到的任何其他任何東西，直到它遇到一個NULL字符。 使用數組聲明，可能會有一些編譯器正在推送到堆棧上以使數組在運行時調整大小，在A，B和C之后留下垃圾字符，而當你不在那里時恰好是0在堆棧上的C之后。

再一次，這只是運氣不好。 總是得到你期望的應該做的事： char easy_as_one_two_three[] = { 'A','B','C','\\0'}; 或者，更有用的是char easy_as_one_two_three[] = "ABC"; ，這將正確地null終止字符串。

Answer 5

char breaking_things [an_int]正在分配大小為an_int的char數組（在你的情況下為1），它被稱為可變長度數組 ，它是一個相對較新的特性。

在這種情況下，使用new動態分配內存更為常見：

char* breaking_things = new char[an_int]; // C++ way, C programmer would use malloc

Answer 6

輸出是這樣的，因為它將打印char數組的內容，直到找到空字符。

確保char數組必須是以null結尾的字符串並指定數組的大小 - > total chars + 1（對於null char）。

Answer 7

這可能不是破壞事情的破壞事件。 第一個數組不是NUL（\\ 0）終止的字符串，它解釋了輸出 - cout將打印ABC之后的任何內容，直到它遇到的第一個NUL。

至於break_things的大小，我懷疑它在編譯器之間有所不同。 我相信至少早期版本的gcc使用了變量在編譯時遇到的任何值，這可能很難確定。