C++之那些年踩过的坑（三）

这一篇会讲一个很小的点，但又经常容易犯错 ¯_(ツ)_/¯ ———— unsigned type。

一、unsigned type 的坑

看到这篇的开头，你可能就会想，unsigned type 能有什么坑的呀！那我们就直接了当一些吧！

1. 小心可能陷入的死循环

其实单独的 unsigned type 你还是比较容易想明白的，怕的就是它跟一些其它东西搭配（比如 auto），而你又忽略了那就是 unsigned type 的时候，例如：

#include <iostream>
#include <cstring>
int main()
{
  char sz[] = "Hello world!";
  // 倒序输出字符串
  for (auto i = std::strlen(sz) - 1; i >= 0; --i)
  {
    std::cout << sz[i];
  }
}

对于上述的代码，会有什么问题吗？当然啦，有些经验的人还是一眼就能看出来的，还有一些人需要多看两眼才能看出来。

问题就在于 std::strlen 的返回值类型是 std::size_t ，这是一个 unsigned type，而一个 unsigned type 的数值永远大于等于 0，是的没错，你很快就反应过来，死循环了。当然这个例子比较简单，而且如果你用 VS 这种有 intelliSense 的 IDE，你敲出函数，或者鼠标移到函数名字上，就能看到函数的声明。那万一不是用这种 IDE 的呢？又或者，一些你不认识的函数，而且类型也被 typedef 到你认不出来了，你又如何分辨呢？虽然这是简单的例子，但确实存在这种风险。

2. 小心可能的访问越界

其实上面的例子也是属于访问越界，但 C++ 的数组兼容 C，而 C 的数组是不作边界检查的，所以实际上，上述代码运行起来不会崩溃，甚至还不一定会出错。为什么说不一定呢，因为 sz[-1] 的内容是不知道的…所以输出也有可能让你撞对了，但是！这个代码一定是错误的。所以我会推荐使用 C++ 的容器，对于日常使用，已经绰绰有余了。C++ 的容器，在 Debug 模式下，是会做边界检查的。比如用 VS，在 Debug 下，容器访问越界了，它会有弹出一个 MessageBox 显示 xxx subscript out of range 之类的信息。

好了回归正题，使用容器时，要是一不小心，写出了类似代码：

std::vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
for (auto i = v.size() - 1; i >= 0; --i)
{
  std::cout << v[i] << " ";
}

就会导致了访问越界了，原因也是 size() 的返回类型是 std::size_t 。

之前我写一个 BigInteger 类的时候，就有很多用到了这样的倒序输出的地方。一开始没注意，也是出现了访问越界的错误，后来看到 vector subscript out of range 才反应过来。

解决方案

unsigned type 的坑其实也不算很深，主要在于 0 这个点，要注意以下。解决的方案（至少）有以下几种：

1. 显示指定可容纳范围内的 `signed type`

如果你知道你数据的确切范围，比如不会超过 100w，那么就可以用一个能够放得下 100w 的一个 signed type 去指定它：

1	for (int32_t i = v.size() - 1; i >= 0; --i)

2. 手动做边界检查

如果你不能确定大小，而且不确定 signed type 能否容纳下那个 unsigned type 的全部范围，那就自己在循环的周围做一个边界检查：

if (v.size() != 0)
{
  for (auto i = v.size() - 1; i >= 0; --i)
  {
    std::cout << v[i] << " ";
    if (i == 0)
      break;
  }
}

3. 把边界检查移到循环外部

其实是第2种方法的变形，如果你唯恐在循环内检查损失了很多性能，那么就可以这样做：

if (v.size() != 0)
{
  for (auto i = v.size() - 1; i > 0; --i)
  {
    std::cout << v[i] << " ";
  }
  std::cout << v[0];
}

4. 使用 C++ 迭代器

既然用了 C++ 的容器，那么更好的写法当然是这样啦：

for (auto i = v.rbegin(); i != v.rend(); ++i)
{
  std::cout << *i << " ";
}

这样就不需要去考虑下标范围啦，什么检查啦，多方便！如果想写出更泛型，更有 C++ Style 的代码，还可以这样：

1	std::for_each(std::rbegin(v), std::rend(v), [&](int i) { std::cout << i << " "; });

最终选择什么样的方式还是看实际情况跟个人爱好咯！

三、其它杂谈

我在网上看到不少关于什么“代码优化技巧”等等文章，即使是最近出的，还是这样写，也不知道是不是到处抄的。比如我看到其中一篇就说到：

有些处理器处理无符号unsigned 整形数的效率远远高于有符号signed整形数

正确与否我就先不说了，错别字我也不去说了。留给读者先自己实验一下，我会在下一篇中用一篇来讨论一下这类问题。

四、总结

小标题即总结。