C++中未定義行為的示例分析

小編給大家分享一下C++中未定義行為的示例分析，希望大家閱讀完這篇文章之后都有所收獲，下面讓我們一起去探討吧！

衡量一個(gè)人是否真正活著的根本方法，就是看他是否有意愿、有能力做出主動(dòng)的選擇。

在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)中，未定義行為（undefined behavior）是指行為不可預(yù)測的計(jì)算機(jī)代碼。這是一些編程語言的一個(gè)特點(diǎn)，最有名的是在C語言中。在這些語言中，為了簡化標(biāo)準(zhǔn)，并給予實(shí)現(xiàn)一定的靈活性，標(biāo)準(zhǔn)特別地規(guī)定某些操作的結(jié)果是未定義的，這意味著程序員不能預(yù)測會(huì)發(fā)生什么事。

一個(gè)問題

此問題摘自知乎：

對(duì)順序容器 ( vector ) 的訪問:

如果使用 operator[] 訪問容器，下標(biāo)越界是未定義行為。
使用 at 訪問，下標(biāo)越界，則拋出一個(gè) out_of_range 異常。
下標(biāo)越界應(yīng)該是明顯錯(cuò)誤的，但是為什么 C++ 標(biāo)準(zhǔn)選擇把 operator[] 列為未定義行為，而加入at成員在對(duì)成員訪問時(shí)進(jìn)行下標(biāo)檢查？

同樣摘取一些回答

回答一：

C++ 的設(shè)計(jì)理念之一，就是你不需要為你不使用的特性付出代價(jià)。如果你能確保你的下標(biāo)不越界，C++就不會(huì)進(jìn)行檢查。

回答二：

檢查就表示有運(yùn)算判斷的開銷，C++將效率放在第一位，假設(shè)用戶之前已經(jīng)對(duì)[]訪問的下標(biāo)做過檢查了，在一個(gè)大量訪問的for循環(huán)中，但是vector還是自作聰明的每次都判斷一次下標(biāo)越界，這個(gè)效率影響你可想而知！你會(huì)不會(huì)在這個(gè)情況下罵它管的太多呢。所以說將所有的權(quán)利都交給你，vector不做太多自作聰明的處理。

什么是未定義

未定義行為（Undefined Behavior）是指語言標(biāo)準(zhǔn)未做規(guī)定的行為。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)也從沒要求編譯器判斷未定義行為，所以這些行為有編譯器自行處理，在不同的編譯器可能會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，又或者如果程序調(diào)用未定義的行為，可能會(huì)成功編譯，甚至一開始運(yùn)行時(shí)沒有錯(cuò)誤，只會(huì)在另一個(gè)系統(tǒng)上，甚至是在另一個(gè)日期運(yùn)行失敗。當(dāng)一個(gè)未定義行為的實(shí)例發(fā)生時(shí)，正如語言標(biāo)準(zhǔn)所說，“什么事情都可能發(fā)生”，也許什么都沒有發(fā)生。

下文會(huì)羅列C++中的一系列未定義結(jié)果和未定義行為，持續(xù)整理更新。

未定義的結(jié)果

1、當(dāng)我們賦給帶符號(hào)類型一個(gè)超出它表示范圍的值時(shí)，結(jié)果是未定義的。

signed char c2 = 256; // c2的值是未定義的

2、函數(shù)體之內(nèi)定義的變量：未初始化（uninitialized），其值undefined。

3、算術(shù)表達(dá)式有可能產(chǎn)生未定義的結(jié)果

數(shù)學(xué)性質(zhì)本身：除數(shù)為0
計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：溢出；很多系統(tǒng)在編譯和運(yùn)行時(shí)都不報(bào)出溢出錯(cuò)誤，像其他未定義的行為一樣，溢出的結(jié)果是不可預(yù)知的。

未定義的行為

未定義行為，無法預(yù)估Runtime會(huì)發(fā)生什么（unpredictable：normal、crashing、incorrect results）。

1、解引用空指針、非法迭代器或者尾后迭代器都是未定義行為

2、訪問一個(gè)無效數(shù)組索引，下標(biāo)越界

3、當(dāng)derived class對(duì)象經(jīng)由一個(gè)base class指針被刪除，而該base class帶著一個(gè)non-virtual析構(gòu)函數(shù)，其結(jié)果是未定義的。

實(shí)際執(zhí)行時(shí)通常發(fā)生的是對(duì)象的derived成員沒有被銷毀。
4、在兩個(gè)異常同時(shí)存在的情況下，程序若不是結(jié)束執(zhí)行就是導(dǎo)致未定義行為。

5、釋放一個(gè)非new分配的內(nèi)存，或者將相同的指針值釋放多次，其行為是未定義的。

6、string s(s2,pos2); // s是string s2從下標(biāo)pos2開始的字符拷貝，如果pos2>s2.size()，構(gòu)造函數(shù)的行為未定義

7、試圖比較兩個(gè)無關(guān)地址是未定義行為

8、對(duì)于那些沒有指定執(zhí)行順序的運(yùn)算符來說，如果表達(dá)式指向并修改了同一個(gè)對(duì)象，將會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤并產(chǎn)生未定義的行為。

int i=0;
cout<<i<<" "<<++i<<endl; // 未定義
// 編譯器可能先求++i的值，再求i的值；也可能先求i的值，再求++i的值。注意與print函數(shù)的區(qū)別。
*beg=toupper(*beg++); // 未定義

9、對(duì)有符號(hào)數(shù)進(jìn)行左移操作可能會(huì)改變符號(hào)位的值，因此是一種未定義的行為。移位運(yùn)算符右側(cè)的運(yùn)算對(duì)象一定不能為負(fù)，而且值必須嚴(yán)格小于結(jié)果的位數(shù)，否則就會(huì)產(chǎn)生未定義的行為。

10、使用static_cast將void*轉(zhuǎn)換成其他類型指針，必須確保轉(zhuǎn)換后所得的類型就是指針?biāo)傅念愋?。類型一旦不符，將產(chǎn)生未定義行為。

double d;
void* p=&d;
double *dp=static_cast<double*>(p);

11、const_cast只能改變運(yùn)算對(duì)象的底層const，如果對(duì)象本身是一個(gè)常量，使用const_cast執(zhí)行寫操作就會(huì)產(chǎn)生未定義行為。

12、不要使用get初始化另一個(gè)智能指針或?yàn)橹悄苤羔樫x值，否則將會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)獨(dú)立的shared_ptr指向相同的內(nèi)存，這將產(chǎn)生未定義行為。

13、delete []p;如果忘記[]，其行為是未定義的。 刪除單一對(duì)象的指針加[]，其行為也是未定義的。

看完了這篇文章，相信你對(duì)“C++中未定義行為的示例分析”有了一定的了解，如果想了解更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！