C++ vector 访问元素用 at 和 [] 有什么区别？

C++ vector 访问元素用 at and [] 有什么区别？

前言： 最近同事开发过程遇到了一个奇怪的coredump问题，崩溃位置和提交改动没有任何关系，看了几小时后来才发现原来是vector越界访问了，使用了[]越界访问元素。在此，记录一下at()和[]的区别，便于日后可以更快速地定位问题。

1. 源码对比

• operator[]

/*  This operator allows for easy, array-style, data access.

- Note that data access with this operator is unchecked and
- out_of_range lookups are not defined. (For checked lookups
- see at().)
- */

reference

operator[](size_type __n) _GLIBCXX_NOEXCEPT

{

__glibcxx_requires_subscript(__n);

return *(this->_M_impl._M_start + __n);

}

从以上代码以及注释可以看出, []下标运算符不会做越界访问保护，而且不会抛出异常，所以使用[]访问元素时，需要自己做越界检查，否则可能会导致未定义的行为。

• at()

/*  This function provides for safer data access.  The parameter

- is first checked that it is in the range of the vector. The
- function throws out_of_range if the check fails.
- */

reference

at(size_type __n)

{

_M_range_check(__n);

return (*this)[__n];

}

从源码中可以看到，at()函数会做越界访问保护，如果越界会抛出out_of_range异常，然后再通过operator[]运行访问。

2. 代码测试

• []

以下代码不会抛出异常，但是会导致未定义的行为，程序继续运行，但程序可能在某个时候崩溃，增加了问题定位难度。

std::vector<int> arr;

arr[1]; //

• at()

以下代码会抛出out_of_range异常，在访问元素时立即崩溃。

std::vector<int> arr;

arr.at(1);

3. 如何快速定位内存错误？

ASAN(gcc address sanitizer)是一个内存错误检测工具，可以检测内存越界访问，内存泄漏等问题。

例如以下程序：

int func() {

std::vector<int> arr;

return arr[1];

}

std::cout<<func()<<std::endl;

通过以下命令编译程序，然后运行程序:

g++ -g -fsanitize=address -fno-omit-frame-pointer -o vector_test vector_test.cpp

./vector_test

当程序发生内存错误时，会打印出错误信息：

AddressSanitizer:DEADLYSIGNAL

=================================================================

==2026418==ERROR: AddressSanitizer: SEGV on unknown address 0x000000000004 (pc 0x5615f166641e bp 0x7ffde401e7d0 sp 0x7ffde401e720 T0)

==2026418==The signal is caused by a READ memory access.

==2026418==Hint: address points to the zero page.

#0 0x5615f166641d in func() /home/qiang/CppTest/vector_test.cpp:7

#1 0x5615f16664af in main /home/qiang/CppTest/vector_test.cpp:12

#2 0x7fa0b1af7082 in __libc_start_main ../csu/libc-start.c:308

#3 0x5615f166626d in _start (/home/qiang/CppTest/vector_test+0x126d)

AddressSanitizer can not provide additional info.

SUMMARY: AddressSanitizer: SEGV /home/qiang/CppTest/vector_test.cpp:7 in func()

==2026418==ABORTING

4. 结论

• 当对效率要求较高时，使用[]访问元素，但是需要自己做越界检查。
• 当对效率要求不高时，使用at()访问元素，会做越界检查，如果越界会抛出out_of_range异常。

5. 启示

当发生奇怪的coredump时，可以尝试使用ASAN等工具检测内存错误，可以快速定位问题。

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