c++ - 为 std::vector 键入安全索引值

Question

我有一些类从不同的常量 STL vector 中收集索引值。问题是，即使这些 vector 的内容不同并且用途不同，它们的索引也是 std::size_t 类型，因此可能会错误地使用为一个 vector 存储的索引来访问元素另一个 vector 。当索引未与正确的 vector 一起使用时，是否可以更改代码以产生编译时错误？

代码示例:

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

struct Named
{
    std::string name;
};

struct Cat : Named { };
struct Dog : Named { };

struct Range
{
    std::size_t start;
    std::size_t end;
};

struct AnimalHouse
{
    std::vector< Cat > cats;
    std::vector< Dog > dogs;
};

int main( )
{
    AnimalHouse house;
    Range cat_with_name_starting_with_a;
    Range dogs_with_name_starting_with_b;

    // ...some initialization code here...

    for( auto i = cat_with_name_starting_with_a.start;
         i < cat_with_name_starting_with_a.end;
         ++i )
    {
        std::cout << house.cats[ i ].name << std::endl;
    }

    for( auto i = dogs_with_name_starting_with_b.start;
         i < dogs_with_name_starting_with_b.end;
         ++i )
    {
        // bad copy paste but no compilation error
        std::cout << house.cats[ i ].name << std::endl; 
    }

    return 0;
}

免责声明:请不要过分关注示例本身，我知道它很愚蠢，只是为了理解这个想法。

Answer 1

这是对我的评论的跟进尝试。
当然，根据用例，有很大的空间可以更改其工作方式的细节，这种方式对我来说似乎是合理的。

#include <iostream>
#include <vector>

template <typename T>
struct Range {
    Range(T& vec, std::size_t start, std::size_t end) :
        m_vector(vec),
        m_start(start),
        m_end(end),
        m_size(end-start+1) {}

    auto begin() {
        auto it = m_vector.begin();
        std::advance(it, m_start);
        return it;
    }
    auto end() {
        auto it = m_vector.begin();
        std::advance(it, m_end + 1);
        return it;
    }

    std::size_t size() {
        return m_size;
    }

    void update(std::size_t start, std::size_t end) {
        m_start = start;
        m_end = end;
        m_size = end - start + 1;
    }

    Range copy(T& other_vec) {
        return Range(other_vec, m_start, m_end);
    }

    typename T::reference operator[](std::size_t index) {
        return m_vector[m_start + index];
    }

    private:
    T& m_vector;
    std::size_t m_start, m_end, m_size;
};

// This can be used if c++17 is not supported, to avoid
// having to specify template parameters
template <typename T>
Range<T> make_range(T& t, std::size_t start, std::size_t end) {
    return Range<T>(t, start, end);
}

int main() {
    std::vector<int> v1 {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<double> v2 {0.5, 1., 1.5, 2., 2.5};

    Range more_then_2(v1, 1, 4); // Only works in c++17 or later
    auto more_then_1 = make_range(v2, 2, 4);

    for (auto v : more_then_2)
        std::cout << v << ' ';

    std::cout << std::endl;

    for (auto v : more_then_1)
        std::cout << v << ' ';

    std::cout << std::endl;

    more_then_2.update(2,4);

    for (auto v : more_then_2)
        std::cout << v << ' ';

    std::cout << std::endl;

    auto v3 = v1;
    auto more_then_2_copy = more_then_2.copy(v3);

    for (unsigned i=0; i < more_then_2_copy.size(); ++i)
        std::cout << more_then_2_copy[i] << ' ';

    return 0;
}