`std::basic_string::operator[]`可能返回一个远程受保护的页空终止符吗？

Question

`std::basic_string::operator[]`可能返回一个远程受保护的页空终止符吗？

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因此，operator[]并没有直接说明s[s.size()]必须是s[s.size()-1]后面的字符。看起来这样措辞是为了避免这种说法。

但是s.data()表明s.data()+k == &s[k]，而且s.data()必须返回一个指针。

忽略上面在CharT上使用&而不是std::addressof似乎是标准缺陷的问题，那么实现是否可以在第一次调用s.data()之前为s[s.size()]返回一个不同的CharT（比如在受保护的页或ROM中）？（显然它可以安排缓冲区在只读页面上以及带有零的页面上结束；我谈论的是不同的情况）

明确一下：

据我所知，如果从未调用s.data()（并且编译器可以证明它），则s[s.size()]不需要与缓冲区的其余部分连续。

在调用s.data()后，std::addressof(s[s.size()])是否可以更改，并且实现是否符合标准（只要s.data()+k == &s[k]在[]之前评估.data()，但编译器可以强制执行）。还是有我看不到的不可变性要求？

- Yakk - Adam Nevraumont

cppreference 明确表示，自 C++11 以来 operator[] 的行为与您对 data() 描述的完全相同。但是它还提到，这个字符不能被修改。 - SergeyA

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@SergeyA 上面的措辞是我对（当前草案）标准的理解，而不是基于其他人的（例如最后编辑cppreference的人）解释。如果您想要，我可以添加直接引用，但它们并不难找（打开您的标准，搜索basic_string，从索引跳转到它，然后从那里搜索operator[和data（）。我想知道是否有其他限制我错过了（就像我最初错过了对s[s.size()]的.data()暗示限制一样）。大多数明显的限制（基于迭代器）不适用，因为*s.end()仍然是未定义行为。 - Yakk - Adam Nevraumont

标准是否确实声明s[s.size()]是良好定义的而不是UB？毕竟，它已经超出了字符串的末尾，并且对于任何其他容器来说都将是UB。作为实际问题，每个实现可能都会保留c_str()所需的终止空值，因此这可能是一个无意义的问题。 - Mark Ransom

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@MarkRansom 是的，它在 operator[] 的定义中有说明。它必须返回一个 CharT 引用（根据情况可以是 const 或非 const），其值等于 CharT()。修改它将导致未定义行为。正是对保护该空终止符的思考引发了上述问题。 - Yakk - Adam Nevraumont

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Shadowwolf · Accepted Answer

自从 C++11 开始，std::string 要求以连续内存进行存储。这是来自于 C++11 标准（第 24.4.1.4 章节）的引用：

“basic_string 对象中的 char 类型对象应该被连续地存储。也就是说，对于任何 basic_string 对象 s，当且仅当 0 <= n < s.size() 时，&*(s.begin() + n) == &*s.begin() + n 的标识符成立。”

关于 operator[] 返回值的引用，它声明了它返回值与 (section 21.4.5.1) 中的 &*(s.begin()+n) 相同：

如果 pos < size()，则为 *(begin() + pos)，否则，返回一个类型为 charT 的对象的引用，其值为 charT()，修改该对象会导致未定义行为。

接下来，我们有关于 data() 返回值的引用 (section 24.4.7.1)：

对于每个 i 在 [0,size()] 中，存在指针 p 使得 p + i == &operator[](i) 。

因此，data返回的结果与使用&operator[]获取的结果相同。而且你检索到的任何值都应该被存储在连续的位置上。因此，两者都返回指向连续内存的指针。所以它不会返回指向远距离页面的指针。

请注意，这仅适用于C++11。在C++11之前，标准没有做出这样的保证。