为什么std::string::substr抛出异常而不是返回空字符串？

Question

为什么std::string::substr抛出异常而不是返回空字符串？

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我一直在思考关于std::string的substr(pos, len)方法设计背后的原理。它仍然不合理，所以我决定向专家请教。如果pos参数超过字符串长度加一，该函数将抛出一个std::out_of_range异常。有时这可能会很不方便（甚至让人烦恼），但我的真正关注点是一致性和最小惊奇原则。结果发现，子字符串的“结束”位置pos+len可以超过字符串长度加一。对于开头不允许这样做，而对于结尾允许这样做，这种感觉不一致。对我来说，允许结尾做到这一点暗示了以下解释：

返回所有位置pos <= i < pos+len的字符

然而，如果pos的值超过字符串长度，那么我希望函数返回一个空字符串，而不是抛出异常。顺便提一下，如果按照这种解释，允许pos的负值（如果它具有带符号类型）甚至是有意义的。

这让我有以下几个问题：

您认为这种设计是否合乎逻辑？是否合理？您有解决这种不一致性的满意方法吗？我能想到的唯一可能的解释是与空终止字符串兼容。对于空终止，指定的长度超过结尾并不重要，而从空字符之后开始则是内存错误。然而，std::string没有空终止，而是跟踪字符串的长度。如果这是真正的原因，那么我个人认为这是一个非常糟糕的原因。
在性能方面有什么优势吗？我会感到惊讶。
我是否忽略了可用性方面的优点？也许是与其他函数（如find）结合使用的标准习语或用例？在这里，我印象中返回一个空字符串有潜力简化一些代码。
有没有办法在将来更改substr的行为？我想答案是否定的，因为默默地破坏现有代码比接受这种曲折要糟糕得多...

- tglas

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它使得说“从pos到结尾的子字符串”变得容易，这并不是一个罕见的操作。将第二个参数视为返回的子字符串中字符数的上限。 - T.C.

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我一直说，当违反合约（先决条件）时抛出异常是不好的设计，即使异常是合约的一部分。调用者该怎么办，捕获异常并使用pos/=2循环调用函数直到停止抛出？最好使用有用的消息(ex:“清洗您的输入！”)进行断言失败。但是，STL是写于许多年前，也许当时人们并不知道更好的方法。现在，我们必须接受这种行为。 - KABoissonneault

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你从哪里得到的信息说 substr 会在 pos > length + 1 时抛出异常？标准规定如果 pos > size() 则会抛出 out_of_range 异常。 - NathanOliver

你为什么认为std::string在其实现中不是以空字符结尾的？ - Ternvein

@Ternvein 我知道它在实现中是以空字符结尾的，这样c_str就可以在不复制的情况下工作，但我认为至少在C++03中你不能依赖于此。真正的问题是'\0'是一个合法的字符在std::string中，因为长度不是由空字符确定的。因此，我认为依赖于空字符终止的接口对于std::string来说是不自然的。 - tglas

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1个回答

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- Ternvein · Accepted Answer

这个问题实际上很主观，但是我会逐点回答它。

这个设计在你看来合乎逻辑吗？显而易见的？ 在我看来似乎很合理。也许这个观点来自于strncmp类型的函数，但是通过这种设计，您可以将缓冲区长度作为len参数传递，并且它会正常工作。但是，如果您试图访问位于字符串边界之外的子字符串，那么您可能会忽略一些简单的健全性检查。并且std::string的内部实现并不重要。
在性能方面有优势吗？ 我认为这不是原因。
我是否忽视了可用性方面的优势？ 可能，看看第一点。
有没有改变将来substr行为的方法？ 标准中定义了在pos超过size()时抛出异常，所以很可能没有。

我的观点是：这个异常（尽管我更喜欢从不使用它们）使您注意到代码缺少一些基本的健全性检查，例如访问其边界之外的缓冲区。相同的设计用于像at()这样的函数和许多其他函数中。