谁动了我的n值？

问题的引出

在进入今天的正题前，先来看一道题：

下面这个程序，屏幕上会显示几行数组？

5行？emmm……嘿嘿……我们稍后再揭晓。

问题的产生

最近我看到一道c++的编程题：

求12的100次方结果的末三位

当然，题目本身并不难，简单分析如下：

不能傻乎乎的写个for循环从1到100，把12的100次方结果算出来……理论上这样做没问题，但是现实是残酷的，你会把计算机算成死机的。

当然，要达到题目要求，结果还是要计算出来的，只不过我们选择间接计算——题目要求末三位，那咱们就只要每一次的结果的末三位，其余位抛弃好了。

基于上述分析，最后的程序可以这样写：

我们编译运行一下，输入100，结果如下：

那程序结果到底对不对呢？100的结果没法直接验证，那我们输入4、5、6简单验证看一下结果：

用计算器算一下：

12^4=20736

12^5=248832

12^6=2985984

看来结果令人很满意！

然而……

我在写出上述程序之前，是另外一种写法：

唯一不同的是，将每一次结果的后三位通过模取，分别存储到三个数组中，如下：

在Microsoft Visual C++6.0（以下简称VC）中编译执行程序，然而执行结果与我想象中的有所差异：

小南瓜

咦？宝宝明明输入的n是6呀，咋输出变成了2？程序中没有一条语句有修改n的呀！

无奈之下，我这个编程小白求助了檀大佬，大佬看了半天然后给出了最后的结论：

随后，大佬又给出了一个建议：

于是很快，我在DEV C++（以下简称 ）中再次编译运行了一遍，结果依旧一样！

随后我又在一个大佬云集的群里求助请教，与此同时，我决定在Visual Studio 2017（以下简称VS）中再试一遍。

我惊愕的发现，是正常的：

此时，群里刘大佬传来反馈：

大佬就是大佬，一针见血的指出了要害……确实是循环里数组访问越界了………………解决了困惑我一晚上的问题！

然而……

重点是：为啥，循环里访问数组越界，n值会被修改？

问题的解决

为了方便调试，我在程序中添加了几行具有显示作用的代码，如下：

输入6，进行调试，结果发现，在循环中访问数组越界，n的值的确会被某种神秘的力量修改！！！！！

细思极恐啊啊啊……

然而……

重点是：此时，我们回到一开始文章开头抛出的问题：下面给出的程序，最终输出在屏幕上的有几行？

经过简单的分析发现，在这个循环中同样存在数组越界的情况，那么它最终会在屏幕上输出几行呢？

通过GIF可以看到，最后输出在屏幕上的是一个无限死循环……纳尼？这是什么操作？？

小伙伴

这是为什么呢？

为了说明更加清楚，我们对程序稍作修改如下：

即增加了内存地址的输出，编译运行结果如下：

可以看到，内存地址是循环变化的，我们通过画图来说明问题：

进入循环后，前四次对数组依次赋值为1，这很常规，关键是接下来的分析；

由于一开始定义数组时，定义为：arr[5]，即告诉编译器开辟arr[0]、arr[1]、arr[2]、arr[3]、arr[4]这五个空间(整形数组，故一个数组长度为4个字节，所以地址间隔4)。于是乎，在下一个地址号：0019FF3C，程序存放变量i值，如下图：

所以，可以很直观的看到，实际上arr[5]和i指向的是同一个地址空间，于是，接下来执行“arr[5] = 1”,实际上就是等同于执行“i = 1”。由于循环结束的条件是“i

（关于i存放地址为啥子是0019FF3C，可以加一个输出i地址的语句，输出看看就知道了。）

至此，我们明白了，为什么在循环里访问数组越界，很容易造成死循环，原因就是在于，在越界的地方赋值，其实等同于修改循环变量i的值，假如凑巧此时修改的i值满足了跳出循环条件，自然而然就不会出现死循环。

所以，这也解决的我的疑惑，“谁动了我的n值？”，答案是循环赋值越界数组修改的!

那么，根据以上分析，原先我写的那个求12^100的程序，n值应该等于越界赋值的数组的值，即n应该等于change[3]的值，我们运行一下，发现结果的确如此，也证明了我们的分析是正确的！

然而……

嗯mmm，这回是重点了！

可是……

还有一个重点：为啥在VC和DEV中出现了死循环，而在VS中运行，却没有出现修改循环变量的情况呢？

为了简单起见，我们运行文章开头的程序。

经过简单的debug，很快发现端倪，看下图：

本来i值理论上不会超过5，但是此时i被编译器修改成了6，由此可见，VS的编译器不同于VC和DEV的编译器，VS的编译器会自动为越界的数组动态的增加一个内存，但是，很遗憾，这种增加，会引起编译器的运行时异常：

至此，关于循环访问数组越界问题，彻底解决。通过本次研究，我们从中得出一个结论：对于c++的编译器，在编译程序时不会对数组越界产生任何警告或错误，这就对我们程序的执行造成了隐藏的祸患。所以在以后的编程中，尽量做到：

数组定义不越界，凡是使用到数组的地方，第一反应就是检查其是否越界；

最好选择使用动态数组，这样是防止数组越界的最有效的方法。

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文稿/排版/图片：小南瓜