使用指针合并两个有序数组出现垃圾值，求问题原因排查

问题描述 #

尝试用指针法合并两个有序数组，合并后的arr3前6个元素正常，但后续出现垃圾值，代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr1[] = { 1,3,4,6 };
    int arr2[] = { 2,3,4,5 };
    int n1 = 4;
    int n2 = 4;
    int arr3[10];
    int* endptr = &arr1[0];
    int* endptr2 = &arr2[0];
    int* endptr3 = arr3;
    int k = 0;

    while (endptr < &arr1[n1-1] && endptr2 < &arr2[n2-1]) {
        if (endptr[0] < endptr2[0]) {
            endptr3[k++] = endptr[0];
            endptr++;
        }
        else {
            endptr3[k++] = endptr2[0];
            endptr2++;
        }
    }
    while (endptr < &arr1[n1 - 1]) {
        endptr3[k++] = endptr[0];
        endptr++;
    }

    while (endptr2 < &arr2[n2 - 1]) {
        endptr3[k++] = endptr[0];
        endptr2++;
    }
    cout << arr3[5];
}

错误分析与修复 #

问题源于指针循环条件错误+代码笔误，具体三个关键点：

1. 循环条件遗漏最后一个元素
   原代码用endptr < &arr1[n1-1]作为循环终止条件，这会让指针在到达数组最后一个元素时停止（最后一个元素的地址就是&arr1[n1-1]，<不满足），导致两个数组的最后一个元素都没被合并。
   修复：将循环条件改为endptr < arr1 + n1（C++推荐的尾后指针写法，更直观），或者endptr <= &arr1[n1-1]。

2. 最后一个循环的笔误
   第三个while循环中，错误地将endptr2[0]写成了endptr[0]，此时endptr已经走到arr1的末尾（甚至越界），赋值的是垃圾内存的值。
   修复：把endptr[0]替换为endptr2[0]。

3. （可选优化）指针直接取值更简洁
   既然用了指针，直接通过*endptr访问元素即可，无需endptr[0]，代码可读性更强。

修复后的完整代码 #

#include<iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr1[] = { 1,3,4,6 };
    int arr2[] = { 2,3,4,5 };
    int n1 = sizeof(arr1)/sizeof(arr1[0]); // 自动计算数组长度更可靠
    int n2 = sizeof(arr2)/sizeof(arr2[0]);
    int arr3[10];
    int* ptr1 = arr1; // 数组名直接作为指针，等价于&arr1[0]
    int* ptr2 = arr2;
    int* ptr3 = arr3;
    int k = 0;

    // 合并两个数组的共同遍历部分
    while (ptr1 < arr1 + n1 && ptr2 < arr2 + n2) {
        if (*ptr1 < *ptr2) {
            ptr3[k++] = *ptr1++; // 先取值再自增，简化写法
        } else {
            ptr3[k++] = *ptr2++;
        }
    }

    // 处理arr1剩余元素
    while (ptr1 < arr1 + n1) {
        ptr3[k++] = *ptr1++;
    }

    // 处理arr2剩余元素
    while (ptr2 < arr2 + n2) {
        ptr3[k++] = *ptr2++;
    }

    // 打印全部合并结果验证
    for (int i = 0; i < k; i++) {
        cout << arr3[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

验证结果 #

修复后运行输出：1 2 3 3 4 4 5 6，所有元素均为有效合并值，无垃圾值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Muhammad Abdullah BSCS 2022 FA