使用 MISRA C++：2023? 避免基于范圍的 for 循環(huán)中的錯(cuò)誤
MISRA C++：2023?，MISRAC++標(biāo)準(zhǔn)的下一個(gè)版本，就在這里！為了幫助您了解MISRA C++：2023與上一版本之間的變化，我們繼續(xù)Perforce首席技術(shù)支持工程師Frank van den Beuken博士撰寫的第三期博客系列。
在前兩篇博客中，我們向您介紹了新的 MISRA C++ 標(biāo)準(zhǔn)和C++ 的歷史。在這篇博客中，我們將仔細(xì)研究以 C++ 中for循環(huán)為中心的特定規(guī)則。
什么是 MISRA C++：2023Rule9.5.2，為什么它很重要？
MISRA C++：2023引入了規(guī)則9.5.2，“ for范圍初始值設(shè)定項(xiàng) 最多應(yīng)包含一個(gè)函數(shù)調(diào)用”，以避免在基于范圍的for語句的for范圍初始值設(shè)定項(xiàng)創(chuàng)建臨時(shí)對(duì)象時(shí)可能發(fā)生的未定義行為。
為了理解為什么會(huì)發(fā)生這種情況，讓我們仔細(xì)看看基于 C++ 范圍的for循環(huán)。
什么是 C++ 中基于范圍的for循環(huán)？
在編程中，循環(huán)用于重復(fù)代碼塊。當(dāng)您知道要在代碼塊中循環(huán)多少次時(shí)，請(qǐng)使用for循環(huán)。
C++ 基于范圍的for循環(huán)是在C++11中引入的，作為容器迭代的簡潔表示法。
傳統(tǒng)循環(huán)源自 C 語言，具有可選的循環(huán)初始化，然后是循環(huán)條件，最后是循環(huán)增量表達(dá)式。
傳統(tǒng)for循環(huán)可用于迭代容器，如下所示：
| std::vector v = { "Example", "vector", "of", "strings" }; for ( auto &&i = v.begin(); i != v.end(); ++i ) { std::cout << *i << “ “;? } std::cout << std::endl;? |
使用基于范圍的for時(shí)，迭代器的使用是隱式的：
| for ( auto &&s: v ) { std::cout << s << “ “;? } |
對(duì)于同一循環(huán)，這是一個(gè)更簡單的表示法。C++ 語言標(biāo)準(zhǔn)指出它是以下方面的縮寫：
| { auto && __range = v; auto __begin = __range; auto __end = v.end(); for (; __begin != __end; ++__begin) { auto &&s = *__begin; std::cout << s << “ “;? } } |
但是，這種表示法存在一定的局限性。在上面的示例中， __range 是用v初始化的，這是一個(gè)更簡單的變量，但也可以使用一個(gè)復(fù)雜的表達(dá)式，為其創(chuàng)建多個(gè)臨時(shí)對(duì)象。
讓我們考慮使用一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)返回字符串的向量，并具有：
- 一個(gè)輸出用空格分隔的字符串的循環(huán)，如上所述
- 第二個(gè)循環(huán)，打印第一個(gè)字符串的字母，用空格分隔：
| std::vector createStrings() { return { "Example”, "vector", "of", "strings" }; } int main() { for ( auto w: createStrings() ) { std::cout << w << " "; }? std::cout << std::endl;? for ( auto c: createStrings()[0] ) { std::cout << c << " "; }? std::cout << std::endl;? } |
如果我們執(zhí)行此操作，第一個(gè)循環(huán)將按預(yù)期運(yùn)行，但第二個(gè)循環(huán)將調(diào)用未定義的行為。 問題是 createStrings（）[0]有兩個(gè)函數(shù)調(diào)用。最里面的調(diào)用是createStrings的調(diào)用 ，最外面的調(diào)用是對(duì)索引運(yùn)算符[]的調(diào)用。
未定義行為的原因是 “ createStrings ”返回的臨時(shí)對(duì)象 用作“ operator[ ]”調(diào)用的參數(shù)，因此，根據(jù)C++的規(guī)則，臨時(shí)對(duì)象的生存期不會(huì)延長。
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MISRA C++：2023Rule9.5.2 如何防范未定義的行為
MISRA C++：2023Rule9.5.2 旨在防止這種情況。MISRA C++：2023引入了規(guī)則9.5.2，該規(guī)則 要求for范圍初始值設(shè)定項(xiàng)最多應(yīng)包含一個(gè)函數(shù)調(diào)用。
它還建議通過在循環(huán)范圍之前的單獨(dú)聲明中執(zhí)行內(nèi)部函數(shù)調(diào)用來解決此問題。例如：
| auto strings = createStrings(); for ( auto c: strings[0] ) { std::cout << c << " "; }? |
現(xiàn)在，初始值設(shè)定項(xiàng)中只有一個(gè)函數(shù)調(diào)用，因此生存期擴(kuò)展具有所需的效果，并且行為已完全定義。
請(qǐng)注意，此問題已在 C++23 中得到解決，其中初始值設(shè)定項(xiàng)的所有臨時(shí)項(xiàng)的生存期已擴(kuò)展到整個(gè)for語句。
使用 Helix QAC 執(zhí)行MISRA C++：2023規(guī)則
Perforce 的Helix QAC是一種靜態(tài)分析工具，在提供 MISRA C 和MISRA C++合規(guī)性檢查以及許多其他有價(jià)值的分析功能方面處于領(lǐng)先地位。
Helix QAC 通過其標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性模塊為MISRA C++：2023規(guī)則提供100%的強(qiáng)制執(zhí)行覆蓋率，現(xiàn)已推出。靜態(tài)分析工具查找并報(bào)告C和C++中違反MISRA規(guī)則和指令的情況。
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