2023-09-14

C/C++ 程式的常見陷阱與範例下篇

本篇 ShengYu 介紹 C/C++ 程式的常見陷阱與範例，C/C++ 寫程式時有許多常見的陷阱，以下是一些 C/C++ 常見陷阱的範例，同時也會說明如何避免與一些使用建議。

以下介紹 C/C++ 程式的常見陷阱分為，

線程競爭（Thread Race Conditions）陷阱
不良的記憶體管理（Poor Memory Management）陷阱
硬編碼數值（Hardcoded Values）陷阱
未處理的返回值（Unchecked Return Values）陷阱
錯誤的類型轉換（Incorrect Type Conversions）陷阱

線程競爭（Thread Race Conditions）陷阱

#include <iostream>
#include <thread>

int sharedVariable = 0;

void IncrementSharedVariable() {
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        sharedVariable++;  // 非原子操作，可能導致競爭條件
    }
}

int main() {
    std::thread t1(IncrementSharedVariable);
    std::thread t2(IncrementSharedVariable);
    t1.join();
    t2.join();
    std::cout << "Shared variable: " << sharedVariable << std::endl;
    return 0;
}

如何避免：使用互斥鎖（Mutex）或其他同步機制來確保多線程操作共享資源的安全。

#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>

int sharedVariable = 0;
std::mutex mtx;

void IncrementSharedVariable() {
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // 使用互斥鎖保護共享變數
        sharedVariable++;
    }
}

int main() {
    std::thread t1(IncrementSharedVariable);
    std::thread t2(IncrementSharedVariable);
    t1.join();
    t2.join();
    std::cout << "Shared variable: " << sharedVariable << std::endl;
    return 0;
}

不良的記憶體管理（Poor Memory Management）陷阱

1 2	int* data = new int[10]; // 忘記釋放記憶體

如何避免：使用delete[]來釋放動態分配的記憶體。

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int* data = new int[10];
// 使用 data
delete[] data; // 釋放記憶體

硬編碼數值（Hardcoded Values）陷阱

1
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int calculateArea(int length, int width) {
    return length * width * 3.14159;  // 使用硬編碼的數值
}

如何避免：使用常數或宏定義，或更好地命名和組織數值，以提高代碼的可讀性。

const double PI = 3.14159;

int calculateArea(int length, int width) {
    return length * width * PI;  // 使用常數代替硬編碼的數值
}

未處理的返回值（Unchecked Return Values）陷阱

1 2	FILE* file = fopen("example.txt", "r"); fread(buffer, 1, sizeof(buffer), file); // 未檢查fread的返回值

如何避免：始終檢查函數的返回值並處理錯誤情況，例如檢查fread是否成功。

FILE* file = fopen("example.txt", "r");
if (file != nullptr) {
    size_t bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), file);  // 檢查fread的返回值
    if (bytesRead == 0) {
        // 處理讀取錯誤
    }
    fclose(file);
} else {
    // 處理文件打開錯誤
}

錯誤的類型轉換（Incorrect Type Conversions）陷阱

1 2	int x = 10; char c = (char)x; // 不恰當的類型轉換

如何避免：謹慎處理類型轉換，確保不會導致數據丟失或不正確的計算結果。使用合適的轉換方法，如static_cast（C++）。

1 2	int x = 10; char c = static_cast<char>(x); // 使用static_cast進行安全類型轉換

空指針（Null Pointers）陷阱

誤用空指針的話將會讓程式crash崩潰，以下為空指針的範例程式碼，

1 2	int* ptr = nullptr; *ptr = 5; // 將導致crash，因為ptr是空指針

如何避免：在使用指針之前，確保它們不是空指針。

未初始化的指針或指向無效記憶體的指針可能導致程式崩潰。務必在使用指針之前進行初始化，並謹慎檢查指針是否為NULL，修正空指針陷阱後的程式碼如下，

int* ptr = nullptr;
if (ptr != nullptr) {
    *ptr = 5; // 不會crash
}

要確保在使用指針之前檢查它們是否為空指針。

以上就是 C/C++ 程式的常見陷阱與範例介紹，這些範例展示了 C/C++ 中的一些常見陷阱，以及如何避免它們。要寫出更健壯和安全的程式，需要謹慎處理這些問題，以確保程式碼的正確性和可靠性。
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