Вместо массивов используйте vector и string

Резюме

Избегайте реализации абстракция массива посредством массивов в стиле С, арифметики указателей и примитивов управления памятью. Использование vector или string не только сделает проще вашу жизнь, но и позволит написать более безопасную и масштабируемую программу.

Обсуждение

Сегодня едва ли не основными вопросами при написании программного обеспечения являются вопросы безопасности и переполнения буфера. Ограничения, связанные с фиксированным размером массивов, доставляют немало беспокойства, даже если приложению удается остаться в рамках корректности. Все эти проблемы связаны с использованием старых средств С, таких как встроенные массивы, указатели и их арифметика, а также управление памятью вручную вместо таких высокоуровневых концепций, как буферы, векторы и строки.

Вот некоторые из причин, по которым массивам в стиле С следует предпочесть стандартные средства С++.

• Они автоматически управляют собственной памятью. Больше не требуется никаких фиксированных буферов с размером "большим, чем любая разумная длина" ("бомба с часовым механизмом" — вот как правильно прочесть это определение), или сплошных перераспределений памяти при помощи reallос и соответствующих обновлений указателей.

• У них богатый интерфейс. Вы легко и выразительно можете реализовать сложную функциональность.

• Они совместимы с моделью памяти в С. vector и string::c_str могут быть переданы функциям API на языке С. В частности, в С++ vector служит "переходником" к С и другим языкам программирования (см. рекомендации 76 и 78).

• Они обеспечивают расширенные возможности проверки. Стандартные средства позволяют реализовать (в отладочном режиме) итераторы и операторы индексирования, которые способны выявить большой класс ошибок памяти. Многие из современных реализаций стандартной библиотеки предоставляют такие отладочные возможности — воспользуйтесь ими! (См. рекомендацию 83.)

• Они практически не снижают эффективность ваших программ. В классах vector и string при выборе между эффективностью и безопасностью решение принимается в пользу эффективности (естественно, не в отладочном режиме). Тем не менее, стандартные средства оказываются гораздо лучшей платформой для создания безопасных компонентов, чем обычные массивы и указатели.

• Они стимулируют оптимизацию. Современные реализации стандартной библиотеки включают оптимизации, о которых многие из нас просто никогда бы и не подумали.

Применение массива может быть оправданно, когда его размер фиксирован на стадии компиляции (например, float[3] для трехмерной точки; переход к четвертому измерению все равно потребует перепроектирования программы).

Ссылки

[Alexandrescu01а] • [Dewhurst03] §13, §60, §68 • [Meyers01] §13, §16 • [Stroustrup00] §3.5-7, §5.3, §20.4.1, §C.7 • [Sutter00] §36

Используйте vector (и string::c_str) для обмена данными с API на других языках

Резюме

vector и string::c_str служат шлюзом для сообщения с API на других языках. Однако не полагайтесь на то, что итераторы являются указателями; для получения адреса элемента, на который ссылается vector<T>::iterator iter, используйте выражение &*iter.

Обсуждение

vector (в первую очередь) и string::c_str и string::data (во вторую) представляют собой наилучшие способы обмена данными с API на других языках вообще и с библиотеками на С в частности.

Данные vector всегда хранятся последовательно, так что получение адреса первого элемента вектора дает указатель на его содержимое. Используйте &*v.begin(), &v[0] или &v.front() для получения указателя на первый элемент v. Для получения указателя на n-й элемент вектора лучше сначала провести арифметические вычисления, а затем получить адрес (например, &v.begin()[n] или &v[n]) вместо получения указателя на начало данных с последующим применением арифметики указателей (например, (&v.front())[n]). Это связано с тем, что в первом случае в отладочной реализации выполняется проверка на доступ к элементу за пределами v (см. рекомендацию 83).

Нельзя полагаться на то, что v.begin() возвращает указатель на первый элемент или, в общем случае, что итераторы вектора являются указателями. Хотя некоторые реализации STL определяют vector<T>::iterator как обычный указатель T*, итераторы могут быть (и все чаще так оно и есть) полноценными типами (еще раз см. рекомендацию 83).

Хотя в большинстве реализаций для string также используется непрерывный блок памяти, это не гарантируется стандартом, так что никогда не используйте адрес символа в строке, считая его указателем на все содержимое строки. Хорошая новость заключается в том, что функция string::c_str всегда возвращает строку в стиле С с завершающим нулевым символом (string::data также возвращает указатель на непрерывный блок памяти, но не гарантирует наличия завершающего нулевого символа).

Когда вы передаете указатель на данные объекта v типа vector, код на языке С может как читать, так и записывать элементы v; однако он не должен выходить за границы данных. Хорошо продуманный API на языке С должен получать наряду с указателем либо максимальное количество объектов (до v.size()), либо указатель на элемент, следующий за последним (&*v.begin()+v.size()).

Если у вас есть контейнер объектов типа T, отличный от vector или string, и вы хотите передать его содержимое (или заполнить его) функции API на другом языке программирования, которая ожидает указатель на массив объектов типа T, скопируйте содержимое контейнера в (или из) vector<T>, который может непосредственно сообщаться с такими функциями.

Ссылки

[Josuttis99] §6.2.3, §11.2.4 • [Meyers01] §16 • [Musser01] §B • [Stroustrup00] §16.3.1