为什么STL中允许未定义的行为

Why is undefined behavior allowed in the STL?

本文关键字：未定义 STL 为什么      更新时间：2023-10-16

默认情况下，std::stack的"底层容器"是std::deque。因此，对于std::deque而言，任何未定义的行为都是对于std::stack而言的未定义行为。cppreference和其他站点在描述成员函数的行为时使用术语"有效"。我认为这意味着它是为了所有的意图和目的。因此，调用top()和pop()等同于调用back()和pop_back()，在空容器上调用它们是未定义的行为。

根据我的理解，它之所以是未定义的行为，是为了保留无投掷保证。我的推理是，std::vector的operator[]有无抛出保证，如果容器大小大于N，则是未定义的行为，但at()有强保证，如果N超出界限，则抛出std::out_of_range。

所以我的问题是，有些事情可能有未定义的行为，并有一个不抛出保证，而有一个强有力的保证，但却抛出了一个异常，这背后的理由是什么？

当允许未定义的行为时，出于效率的原因，通常是。

如果标准指定了访问越界数组时必须执行的操作，则会强制实现检查索引是否在边界内。向量也是如此，它只是一个动态数组的包装器。

在其他情况下，允许对行为进行未定义，以便在实施中允许自由。但这也关乎效率(因为一些可能的实现策略在某些机器上可能比在其他机器上更高效，而C++则让实现者自己选择最高效的策略，如果他们愿意的话。)

根据Herb Sutter的说法，一个明显的原因是效率。他指出，该标准没有对operator[]的异常规范或是否需要绑定检查提出任何要求。这取决于实施。

另一方面，允许vector<T>::operator[]()，但不允许必需，以执行边界检查。一点措辞都没有在operator[]()的标准规范中关于边界检查，但也没有任何要求有一个异常规范，所以您的标准库实现程序也可以自由地向operator[]()添加边界检查。所以，如果你使用operator[]()要求一个不在向量中的元素而标准并不能保证发生(尽管您的标准库实现的文档may)--您的程序可能会立即崩溃，调用operator[]()可能会抛出异常，或者事情似乎正常偶尔和/或神秘地失败。

考虑到边界检查保护我们免受许多常见问题的影响，为什么operator[]()不需要执行边界检查？这个简短的回答是：效率。总是检查边界会导致所有程序的性能开销(可能很小)，即使是那些永远不要越界。C++的精神包括这样一句格言：总的来说，你不应该为你不使用的东西付费，所以operator[]()不需要边界检查。在这种情况下，我们有一个额外的理由想要效率：矢量是有意的使用，而不是内置数组，因此应该同样高效作为内置数组，不进行边界检查。如果你想成为确保检查了边界，请改用at()。

如果您对性能优势感到好奇，请参阅以下两个问题：

  1. ：：std:：vector:：at()vs运算符[]<lt；令人惊讶的结果！！速度慢5到10倍/更快
  2. vector:：at与vector:，运算符[]

人们一致认为operator[]更高效(因为std::vector只是动态数组的包装器，所以operator[]应该和在数组上调用它一样高效。)Herb Sutter似乎认为它是否是异常安全的取决于编译器供应商。

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