多维数组超出范围检查

Question

我正在阅读一本关于Safe C++的书。这里的作者提到如何避免出现数组读取的问题。这里提到了我们如何避免多维数组的数组读取问题。这里的作者使用了operator（）函数，如下面的链接所示，而不是operator []，并给出了下面的解释。这里

https://github.com/vladimir-kushnir/SafeCPlusPlus/blob/master/scpp_matrix.hpp

注意要访问多维数组，我们要么需要使用多个[]运营商，如矩阵[i] [j]，或单（）运算符，如基质（I，J ）。

如果我们让[]运算符返回一个指向第i行第零元素的T *指针，则可以实现第一种方法。但是，这否定了列索引超出范围的诊断，这违背了在运行时捕获错误的目的。当然，我们可以创建一些模板类，这会增加对行的智能引用，返回使用第一个运算符（[i]）的实例，然后使用第二个运算符（j）中的边界检查）。

我的问题是什么笔者通过“意味着创造一些模板类，它会incldue智能引用到行，返回使用第一运营实例（[1]），然后使用边界检查第二运算符（j））“。？请求提供示例代码，了解如何在C++中实现上述逻辑？

感谢您的时间和帮助。

Answer 1

的基本思路看起来是这样的：

#include <vector> 
#include <iostream> 

template <class T> 
class matrix { 
    size_t cols; 
    size_t rows; 
    std::vector<T> data; 

    class row_proxy { // This class is the part the question really asked about 
     size_t row; 
     matrix &m; 
    public: 
     row_proxy(matrix &m, size_t row) : row(row), m(m) {} 

     T &operator[](size_t col) { 
      if (row > m.rows || col > m.cols) 
       throw std::logic_error("Bad index"); 
      return m.data[row * m.cols + col]; 
     } 
    }; 

public: 

    matrix(size_t cols, size_t rows) : rows(rows), cols(cols), data(rows*cols) {} 

    row_proxy operator[](size_t row) { 
     return row_proxy(*this, row); 
    } 
}; 

int main() { 
    matrix<int> m(3, 3); 

    for (int i=0; i<3; i++) // fill the matrix with identifiable numbers 
     for (int j=0; j<3; j++) 
      m[i][j] = i * 100 + j; 

    for (int i=0; i<3; i++) { // show the content 
     for (int j=0; j<3; j++) 
      std::cout << m[i][j] << "\t"; 
     std::cout << "\n"; 
    } 

    try {      // test the bounds checking. 
     m[4][1] = 21; 
    } 
    catch(std::logic_error &e) { 
     std::cerr << e.what(); 
    } 

    return 0; 
} 

所以，当我们创建了一个矩阵，我们保存它的大小在rows和cols。当我们在矩阵上使用operator[]时，它不会尝试直接返回对矩阵中某个项的引用 - 而是返回一个代理类的实例，用于跟踪行和矩阵，提供和自己的operator[]。

因此，当您使用matrix[a][b]时，第一个将a和matrix保存到代理对象中。然后在该代理对象上调用[b]部分。这将检查a和b是否在我们为矩阵保存的范围内，如果是，则返回对矢量中正确对象的引用。否则，它会抛出一个std::Logic_error（可能不是最好的选择 - 只是第一次发生在我身上）。

我应该补充说，这个总体思路有很多变化。仅举一个例子，您可以在编译时指定数组的大小，但将大小作为模板参数传递。这可以有一些优点 - 例如，matrix<int, 2, 3>和matrix<int, 3, 2>是完全不同的类型，所以您不能意外地将一个指派给另一个。它也可能有一些缺点（最明显的是，你需要需要来知道编译时的大小，否则根本不会工作）。