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[C/C++安全编程]_[中级]_[如何安全使用循环语句]

news 2025/7/21 11:21:40

场景

在标准C里，使用循环语句也是有可能造成越界或死循环的，那么在现代C++开发里能避免吗？

说明

在C++11标准里，新增了一个范围for循环语句，可以快速枚举集合，数组，并且不需要索引操作。这个是正向枚举的推荐操作，可以避免越界。

for (const auto& one : array_1)cout << one << endl;

在C++98时可以使用<algorithm>算法库的std::for_each来执行枚举，效果等同于使用迭代器枚举。不涉及到索引值操作，可以安全的。

for (auto ite = array_1.begin(); ite != array_1.end(); ++ite) {cout << *ite << endl;
}

在倒序枚举时，C++也有倒序迭代器可以用，也是安全的。

for (auto ite = array_1.rbegin(); ite != array_1.rend(); ++ite) {cout << *ite << endl;
}

如果非要在倒序时使用索引值，那么要注意循环变量不要声明为无符号常量。比如size_t就是无符号常量，是集合方法.size()的返回类型。因为无符号常量在递减的时候不会出现小于0的情况。

cout << "=== index 1 type ==" << endl;
for (int i = array_1.size() - 1; i >= 0; --i) {  // 使用后置递减，避免 unsigned 类型的问题cout << "[" << i << "] => " << array_1[i] << endl;
}

注意1: 使用goto跳出循环需要跳出全部循环，避免逻辑混乱和死循环。

for (auto i = 0; i < 100; ++i) {for (auto j = 0; j < 100; ++j) {if ( i && j && (j % 10 == 0)) {cout << "i: " << i << " j: " << j << endl;goto next;}}
}
next:

避免修改循环变量，避免逻辑混乱，死循环和越界访问。

for (auto i = 0; i < 100; ++i) {if (i && (i % 5) == 0)i--;
}

不要使用浮点型作为循环变量，因为浮点型有精度问题，可能会导致条件不成立。
- 浮点型的值i可能永远不会达到10.0f导致死循环。
- 浮点型运算比整型慢的多。
```
for(auto i = 1.0f; i != 10.0f; i+= 0.1f)
```

例子

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>using namespace std;void TestDecreaseLoop()
{vector<int> array_1 = {4,5,9,2,3,1,0,3,2};// 1. 优先选择: 使用反向迭代器; 不涉及到索引的修改，不会出错。cout << "=== iterator ==" << endl;for (auto ite = array_1.rbegin(); ite != array_1.rend(); ++ite) {cout << *ite << endl;}// 2. 如果需要索引,注意使用`int`声明循环变量，如果使用`auto`,那么会是`size_t`类型;// -- 而`size_t`是无符号整型，不会出现小于`0`的情况。cout << "=== index 1 type ==" << endl;for (int i = array_1.size() - 1; i >= 0; --i) {  // 使用后置递减，避免 unsigned 类型的问题cout << "[" << i << "] => " << array_1[i] << endl;}// 错误：i 一直大于等于`0`，死循环。//for (auto i = array_1.size() - 1; i >= 0; --i) {//	cout << "[" << i << "] => " << array_1[i] << endl;//}// -- 另一种获取索引的方式cout << "=== index 2 type ==" << endl;auto iend = array_1.rend();for (auto ite = array_1.rbegin(); ite != iend; ++ite) {cout << "[" << iend - ite - 1 << "] => " << *ite << endl;}
}void processOne(int& one) 
{cout << one << endl;
}void TestIncreaseLoop()
{vector<int> array_1 = {4,5,9,2,3,1,0,3,2};// 1. 优先使用范围`for`循环，避免使用索引cout << "=== range for ==" << endl;for (const auto& one : array_1)cout << one << endl;// 2. 如果是`C++98`cout << "=== for_each ==" << endl;for_each(array_1.begin(), array_1.end(), processOne);// -- 效果等同于使用`iterator`cout << "=== iterator ==" << endl;for (auto ite = array_1.begin(); ite != array_1.end(); ++ite) {cout << *ite << endl;}// 3. 最后的选择: 需要用到索引时;cout << "=== index ==" << endl;auto size = array_1.size();for (auto i = 0; i < size; ++i) {cout << "[" << i << "] => " << array_1[i] << endl;}
}void TestOtherLoop()
{// 1. 使用`goto`跳出循环需要跳出全部循环，避免逻辑混乱和死循环。for (auto i = 0; i < 100; ++i) {for (auto j = 0; j < 100; ++j) {if ( i && j && (j % 10 == 0)) {cout << "i: " << i << " j: " << j << endl;goto next;}}}next:cout << "loop finish" << endl;// 2. 避免修改循环变量，避免逻辑混乱，死循环和越界访问。//for (auto i = 0; i < 100; ++i) {//	if (i && (i % 5) == 0)//		i--;//}// 3. 不要使用浮点型作为循环变量，因为浮点型有精度问题，可能会导致条件不成立。// -- 浮点型的值`i`可能永远不会达到10.0f导致死循环。// -- 浮点型运算比整型慢的多。// for(auto i = 1.0f; i != 10.0f; i+= 0.1f)
}int main()
{std::cout << "Hello World!\n";cout << "========== TestDecreaseLoop =========" << endl;TestDecreaseLoop();cout << "========== TestIncreaseLoop =========" << endl;TestIncreaseLoop();cout << "========== TestOtherLoop =========" << endl;TestOtherLoop();
}

输出

Hello World!
========== TestDecreaseLoop =========
=== iterator ==
2
3
0
1
3
2
9
5
4
=== index 1 type ==
[8] => 2
[7] => 3
[6] => 0
[5] => 1
[4] => 3
[3] => 2
[2] => 9
[1] => 5
[0] => 4
=== index 2 type ==
[8] => 2
[7] => 3
[6] => 0
[5] => 1
[4] => 3
[3] => 2
[2] => 9
[1] => 5
[0] => 4
========== TestIncreaseLoop =========
=== range for ==
4
5
9
2
3
1
0
3
2
=== for_each ==
4
5
9
2
3
1
0
3
2
=== iterator ==
4
5
9
2
3
1
0
3
2
=== index ==
[0] => 4
[1] => 5
[2] => 9
[3] => 2
[4] => 3
[5] => 1
[6] => 0
[7] => 3
[8] => 2
========== TestOtherLoop =========
i: 1 j: 10
loop finish