c++ - 当 C++ 期望一种数据类型并获得另一种数据类型时会发生什么？

Question

我是 c++ 的新手，正在用 c++11 编写一个程序，该程序使用冒泡排序算法对整数列表进行排序。当我这样做的时候，我注意到了一些奇怪的事情。这是我的代码:

#include <iostream>
void bubbleSort(int x) {
  bool done;
  int list[x] {0};
  std::cout << "List:\n";
  for (int i=0;i<x;i++) {
    std::cout<<i<<':';
    std::cin>>list[i];
  }
  do {
    done = true;
    for (int i=0;i<x-1;i++) {
      if (list[i]>list[i+1]) {
        list[i] = list[i]+list[i+1];
        list[i+1] = list[i]-list[i+1];
        list[i] = list[i]-list[i+1];
        done = false;
        }
    }
  } while (not done);
  for (int i:list) {
    std::cout<<i<<' ';
  }
  std::cout<<std::endl;
}
int main() {
  int n;
  std::cout<<"Length of list: ";
  std::cin>>n;
  bubbleSort(n);
} 

如果我输入的是 char 而不是 int，程序会输出数字，直到列表的长度，然后是一串等于列表长度的零。

例如:如果我输入 5，然后在输入处键入“k”:

1:2:3:4:0 0 0 0 0 

我的问题是，为什么它会产生这个特定的输出？如果它得到错误的数据类型，我会期待一个错误。对不起，如果我的问题令人困惑。提前致谢。

Answer 1

如果在输入需要数字时输入 k。然后流将进入错误状态。

问题是你没有检查状态:

  std::cin>>n;
  // There could be an error in the line above.
  // But you did not check for the error.

也在这里:

  std::cin>>list[i];
  // There could be an error in the line above.
  // But you did not check for the error.

试试这个:

if (std::cin >> n) {
    std::cout << "It worked I got the number: " << n << "\n";
}
else
{
    std::cout << "Failed to read a number.\n";
}

以上是如何工作的。

嗯，operator>> 的结果是对流的引用。因此它从流中读取一个值到 n 中，但返回对流的引用。这允许你做这样的事情:

std::cin >> n >> x >> y;

在每个 operator>> 之后，您都会获得一个流的引用以应用于下一个 operator>>，这样您就可以将读取链接在一起。

当您在 bool 上下文(如 if 或 while 的测试)中使用流时，它会根据其内部状态将自身转换为 bool 值。如果内部状态良好 std::cin.good() 则它将返回 true 否则返回 false。

因此在它完成 operator>> 之后，然后将其自身转换为 bool 以用于 if 语句。如果它处于良好状态，您就知道读取有效。如果读取失败，它将设置一个内部失败状态并且 good() 返回 false。

那么你的代码中发生了什么。

读取失败，流的状态设置为失败。当读取失败时，首选的行为是被读入的对象保持不变(这是 POD(标准)类型发生的情况，用户定义的类型可能更随意)。

所以n的值保持不变。

当你声明n

int n;

您没有定义初始值，因此它具有不确定的值。这意味着尝试读取该值是 UB。 UB 不好。这意味着代码可以做任何事情(它已经完成了)。实际上(对于大多数系统)，这意味着变量具有不可知的值，并且是上一个使用它的变量留在该内存位置的任何值。

针对您的具体情况:

因此您先输入了 5，然后输入了 k。

所以你第一次阅读 std::cin >> n; 成功了。下一次读取 std::cin>>list[i]; 失败。

这将流的状态设置为坏。任何后续读取都不会执行任何操作(直到您将流状态重置为良好)。因此，您应该检测并修复流状态。

随后每次循环时，std::cin >> list[i] 将不执行任何操作，因为流处于错误状态。这意味着它将保留其原始值(在本例中定义为零 0)。

这里正确的操作是读取和检查流的状态。如果失败，请采取纠正措施:

if (std::cin >> list[i]) {
    // Worked
}
else {
    std::cerr << "Bad input. Try again\n";
    // reset the state of the stream
    // before trying to read again.
    std::cin.clear();
    if (std::cin >> list[i]) {
        std::cerr << "You got it correct this time\n";
    }
    else {
        std::cerr << "User not bright enough to use the app aborting\n";
        throw std::runtime_error("Failed Bad User");
    }
}

补充说明

流的这种行为有利于读取用户输入。因为它允许自然流程来检测和编写代码，供用户解决问题。对于具有相同模式的所有现代语言，这种设计实际上是相同的。

但是当您有机器输入时，这不是一个好的流程(即输入中预计不会有任何错误，如果有错误则无法更正)。

对于读取机器输入，您可以将流设置为抛出错误。这使您可以编写简洁易读的代码，当出现问题时(当它们不应该出现时)然后抛出异常导致应用程序正确终止(或者可以捕获异常)。

std::cin.exceptions(std::ios::badbit); // Fail and Bad