当前位置：首页 > news >正文

C++缺陷识别于调试

news 2024/11/1 4:04:23

一、C++缺陷概述

C++语言编写的程序的缺陷大部分继承于C语言本身的语法使用缺陷，同时有一部分也来源于C++本身语法的缺陷。（但我理解规则是固定的，缺陷来源于你如何使用，而非设计）
尽量让缺陷暴露在编译阶段，通过不断完善的编译器来发现缺陷。
- 避免使用编译器的隐式类型转换，建议使用explicit修饰带一个入参的构造函数，并避免使用转换赋值运算符号
- 使用类型作为入参，在某些场景下尽量不要将enum当作整型数使用
- 定义合适的类来表示特定场景下的数据类型，而不是使用double类型，但指挥使用到0~10000范围的数
大部分的缺陷仍会暴露在运行阶段，如数组或指针越界访问
- 运行时错误分为两种：程序本身的缺陷 + 外部因素导致的错误（如输入错误、无网络、无权限、文件不存在、硬件缺失等）
- 通过编写安全检查相关的代码来自动检查程序本身的缺陷，安全检查捕获到缺陷时，可以做
  - 记录错误信息及变量值
  - 做适当的处理，如直接退出函数或者配出异常
- 安全检查会增加工作量，同时降低执行效率，可通过宏开关控制启用阶段

二、具体C++常见缺陷

1. 索引越界

数组分为静态数据、动态数据和vector,数组元素均可通过一个无符号整数作为索引进行访问
```
T StaticArr[20];
T* pDynamicArr = new T[20];
std::vector<T> vecArr;
```
- 动态数组： std::vector.at(index)函数会进行out_of_range的越界访问检查，但若大量使用，代码效率会降低
- 建议还是通过[]进行数组元素的访问，但可新定义一个继承于std::vector的vector类型，重写[]操作符函数进行安全检查，并通过宏定义开关
- 静态数组可通过定义array模板类，重写[]操作符，加入安全检查代码
- 多维数据通过定义matrix模板类，重写[]操作符，加入安全检查代码
不要使用静态或动态数组，可以改用自己实现的array和vector模板类
避免使用new T[]分配动态数组内存，建议使用vector模板为多个元素分配内存
使用自定义的vector代替std::vector,使用自定义的ayyay代替静态数组，并视场景打开安全检查
对于多维数据，使用自定义的matrix，并通过()操作符访问元素，并视场景打开安全检查

2. 指针运算

指针允许被修改它本身的值以及指向的值
指针运算是数组索引访问内存的另一种语法
建议避免使用指针运算，而使用vector模板或者数组索引，因为他们可以重载[],加入安全检查

3. 无效的指针、引用和迭代器

当向vector中插入新的元素时，会重新分配空间并拷贝原来的元素，这将导致原来的元素的地址发生变化，如以下案例

vector<int> vecVal;
for(int i = 0; i < 10; ++i)
{vecVal.push_back(i);
}
int* pArr3 = &vecVal[3];
int& Arr3 = vecVal[3];
vector<int>::const_iterator begin = vecVal.begin()
cout << "pArr3 val = " << (*pArr3) << ", pArr3 address = " << pArrs << endl;

// 插入新的元素
for(int i = 0; i < 100; ++i)
{vecVal.push_back(i*10);
}
cout << "vecVal[3] val = " << (*pArr3) << ", pArr3 address = " <<&vecVal[3]; << endl;

vec[3]输出的值不会变化，地址发生了变化
pArr3向的地址应该被回收，可能会被其他变量分配，此时若写入值，可能会引起错误
用迭代器指向vector中的值，在重新分配空间后，其指向也会发生变化

建议在修改vector之前得到的指向其中元素的指针、引用、迭代器在vector由于增加元素而被修改之后就不应该再使用了；
其他STL容器或者即将纳入标准的容器类如hash_map、hash_set在被修改(新增元素或删除元素后)，其之前的指针、索引，迭代器也不建议使用.
当容器在跨线程使用时，特别要注意容器内容的变化与指针、引用、迭代器使用时的时机
vector使用[]索引访问时，会计算出当前的新地址，其他容器则必须先获取新容器的元素新地址再使用。
再修改了容器之后，务必不要再保存和使用之前指向容器的指针、引用和迭代器.

4. 未初始化的变量

内置变量类型没有构造函数，在没有初始化的时候是随机值
可通过构建模板类型，将内置类型(int、float等)封装使用，提供构造函数，避免未初始化的场景，可见源码(https://github.com/vladimir-kushnir)中Tnumber<T>的案例
内置类型bool未赋初始值时同样可使用封装类型class Bool来提供构造函数

针对内置类型变量忘记初始化的问题，建议