5.使用数组时的常见陷阱。
5.1陷阱：信任类型不安全的链接。
好的，您已经被告知或发现自己，全局变量（可以在翻译单元外部访问的命名空间范围变量）是Evil™。但是您知道它们到底有多邪恶吗？考虑下面的程序，它由两个文件[main.cpp]和[numbers.cpp]组成：
// [main.cpp]
#include <iostream>
extern int* numbers;
int main()
{
using namespace std;
for( int i = 0; i < 42; ++i )
{
cout << (i > 0? ", " : "") << numbers[i];
}
cout << endl;
}
// [numbers.cpp]
int numbers[42] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
在Windows 7中，可以使用MinGW g ++ 4.4.1和Visual C ++ 10.0进行编译和链接。
由于类型不匹配，因此运行该程序时会使其崩溃。
正式的解释：该程序具有未定义行为（UB），因此它不会崩溃也可以挂掉，或者什么都不做，或者可以向美国，俄罗斯，印度，中国和瑞士，让鼻守护者从你的鼻子中飞出来。
实践中的解释：main.cpp将数组中的指针视为指针，放置在与数组相同的地址处。对于32位可执行文件，这意味着int将数组中的第一个
值视为指针。即，在main.cpp该
numbers变量包含或看似包含(int*)1。这会导致程序在地址空间的最底端向下访问内存，而该地址空间通常是保留的并导致陷阱。结果：您崩溃了。
由于C ++ 11§3.5/ 10指出，对于声明的兼容类型的要求，编译器完全有权诊断该错误。
[N3290§3.5/ 10]
违反此类型身份规则不需要进行诊断。
同一段详细介绍了允许的变化：
…数组对象的声明可以指定因主要数组绑定（8.3.4）是否存在而不同的数组类型。
这种允许的变化形式不包括将名称声明为一个翻译单元中的数组，以及声明为另一翻译单元中的指针。
5.2陷阱：进行过早优化（memset和朋友）。
还没写
5.3陷阱：使用C习语获取元素数量。
具有深厚的C经验，很自然可以编写……
#define N_ITEMS( array ) (sizeof( array )/sizeof( array[0] ))
由于array在需要时会衰减指向第一个元素的指针，因此表达式sizeof(a)/sizeof(a[0])也可以写成
sizeof(a)/sizeof(*a)。它的含义相同，无论如何编写，都是查找数组的数字元素的C语言。
主要陷阱：C习惯用法不是类型安全的。例如，代码...
#include <stdio.h>
#define N_ITEMS( array ) (sizeof( array )/sizeof( *array ))
void display( int const a[7] )
{
int const n = N_ITEMS( a ); // Oops.
printf( "%d elements.\n", n );
}
int main()
{
int const moohaha[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
printf( "%d elements, calling display...\n", N_ITEMS( moohaha ) );
display( moohaha );
}
将指针传递给N_ITEMS，因此很可能产生错误的结果。在Windows 7中被编译为32位可执行文件，它产生…
7个元素，调用显示...
1个元素。
- 编译器将重写
int const a[7]为just int const a[]。
- 编译器重写
int const a[]为int const* a。
N_ITEMS 因此使用指针来调用。- 那么对于32位可执行文件
sizeof(array)（指针大小）为4。
sizeof(*array)等于sizeof(int)，对于32位可执行文件，它也为4。
为了在运行时检测到此错误，您可以...
#include <assert.h>
#include <typeinfo>
#define N_ITEMS( array ) ( \
assert(( \
"N_ITEMS requires an actual array as argument", \
typeid( array ) != typeid( &*array ) \
)), \
sizeof( array )/sizeof( *array ) \
)
7个元素，调用display ...
断言失败：（“ N_ITEMS需要一个实际数组作为参数”，typeid（a）！= typeid（＆* a）），文件runtime_detect ion.cpp，第16行
该应用程序已请求运行时以一种异常方式终止它。
请与应用程序的支持团队联系以获取更多信息。
运行时错误检测总比没有检测要好，但是它浪费了一点处理器时间，也许还浪费了更多的程序员时间。更好地在编译时进行检测！而且，如果您很高兴不使用C ++ 98支持局部类型的数组，则可以这样做：
#include <stddef.h>
typedef ptrdiff_t Size;
template< class Type, Size n >
Size n_items( Type (&)[n] ) { return n; }
#define N_ITEMS( array ) n_items( array )
用g ++将这个定义编译成第一个完整的程序，我得到了……
M：\ count> g ++ compile_time_detection.cpp
compile_time_detection.cpp：在函数'void display（const int *）'：
compile_time_detection.cpp：14：错误：没有匹配的函数调用'n_items（const int *＆）'
M：\ count> _
它是如何工作的：数组通过引用传递给n_items，因此它不会衰减到指向第一个元素的指针，并且该函数可以返回该类型指定的元素数。
使用C ++ 11，您还可以将其用于局部类型的数组，这是用于查找数组元素数量的类型安全的
C ++习惯用法。
5.4 C ++ 11和C ++ 14陷阱：使用constexpr数组大小函数。
使用C ++ 11和更高版本是很自然的，但是您会发现很危险！替换C ++ 03函数
typedef ptrdiff_t Size;
template< class Type, Size n >
Size n_items( Type (&)[n] ) { return n; }
与
using Size = ptrdiff_t;
template< class Type, Size n >
constexpr auto n_items( Type (&)[n] ) -> Size { return n; }
其中使用的重要改变是constexpr允许该函数产生编译时间常数。
例如，与C ++ 03函数相反，可以使用这样的编译时间常数来声明一个与另一个大小相同的数组：
// Example 1
void foo()
{
int const x[] = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 4};
constexpr Size n = n_items( x );
int y[n] = {};
// Using y here.
}
但是考虑使用以下constexpr版本的代码：
// Example 2
template< class Collection >
void foo( Collection const& c )
{
constexpr int n = n_items( c ); // Not in C++14!
// Use c here
}
auto main() -> int
{
int x[42];
foo( x );
}
陷阱：截至2015年7月，上述代码可使用MinGW-64 5.1.0
-pedantic-errors和进行编译，并使用gcc.godbolt.org/的在线编译器进行测试，也可以使用clang 3.0和clang 3.2，但不能使用clang 3.3、3.4进行编译。 1、3.5.0、3.5.1、3.6（rc1）或3.7（实验性）。对于Windows平台来说很重要，它不能与Visual C ++ 2015一起编译。原因是有关在C ++ 11 / C ++ 14中使用引用的声明constexpr表达式中：
C ++ 11 C ++ 14 $ 5.19 / 2 9
个短划线
甲条件表达式 e是一个核心常量表达式除非的评价e，如下所述抽象机（1.9），将评估下面的表达式中的一个的规则：
⋮
- 引用引用类型的变量或数据成员的id表达式，除非引用具有先前的初始化且
- 用常量表达式初始化它，或者
- 它是对象的非静态数据成员，其生存期始于e的评估；
总是可以写得更详细
// Example 3 -- limited
using Size = ptrdiff_t;
template< class Collection >
void foo( Collection const& c )
{
constexpr Size n = std::extent< decltype( c ) >::value;
// Use c here
}
…但这在Collection不是原始数组时会失败。
为了处理可能是非数组的集合，需要n_items函数的可重载
性，但是，对于编译时的使用，则需要数组大小的编译时表示。而经典的C ++ 03解决方案（也可以在C ++ 11和C ++ 14中正常工作）是让函数不通过值报告结果，而是通过函数结果类型报告结果。例如这样：
// Example 4 - OK (not ideal, but portable and safe)
#include <array>
#include <stddef.h>
using Size = ptrdiff_t;
template< Size n >
struct Size_carrier
{
char sizer[n];
};
template< class Type, Size n >
auto static_n_items( Type (&)[n] )
-> Size_carrier<n>;
// No implementation, is used only at compile time.
template< class Type, size_t n > // size_t for g++
auto static_n_items( std::array<Type, n> const& )
-> Size_carrier<n>;
// No implementation, is used only at compile time.
#define STATIC_N_ITEMS( c ) \
static_cast<Size>( sizeof( static_n_items( c ).sizer ) )
template< class Collection >
void foo( Collection const& c )
{
constexpr Size n = STATIC_N_ITEMS( c );
// Use c here
(void) c;
}
auto main() -> int
{
int x[42];
std::array<int, 43> y;
foo( x );
foo( y );
}
关于为的返回类型的选择static_n_items：此代码不使用，std::integral_constant
因为std::integral_constant结果直接表示为constexpr值，从而重新引入了原始问题。Size_carrier可以让函数直接返回对数组的引用来代替类。但是，并不是每个人都熟悉该语法。
关于命名：constexpr-invalid-due-to-reference问题的这种解决方案的一部分是使编译时间常数的选择明确。
希望oops那里有一个涉及您的引用的constexpr问题将在C ++ 17中解决，但是在此之前，像STATIC_N_ITEMS上面这样的宏才具有可移植性，例如到clang和Visual C ++编译器，保留类型安全。
相关：宏不遵守作用域，因此为了避免名称冲突，最好使用名称前缀，例如MYLIB_STATIC_N_ITEMS。