C++中string类型在特定测试用例下触发运行时错误的原因咨询

问题场景 #

原代码针对Codeforces题目编写，使用string a,b,c;时在第7个长测试用例出现运行时错误，将其改为char a[100],b[100],c[100];后程序正常通过。

错误核心代码片段：

string a,b,c;
int j=0,k=0,l=0;
for(i=0;s[i]!='\0';i++)
{
    if(s[i]=='1')
    {
        a[j]='1';  // 直接访问空string的越界位置
        a[j+1]='+';
        j+=2;
    }
    // 处理'2'、'3'的逻辑同理
}

触发错误的测试用例：

2+3+3+1+2+2+2+1+1+2+1+3+2+2+3+3+2+2+3+3+3+1+1+1+3+3+3+2+1+3+2+3+2+1+1+3+3+3+1+2+2+1+2+2+1+2+1+3+1+1

原因解析 #

• std::string的下标访问特性：默认初始化的string是空字符串，长度为0。string的operator[]不会自动扩容，当访问的索引超过当前string的长度时，属于未定义行为——短测试用例可能因内存布局侥幸不崩溃，但长测试用例多次越界访问会直接破坏内存空间，触发运行时错误。
• char数组的内存分配：char a[100]是固定大小的栈内存数组，初始化后直接拥有100字节的可用空间，只要访问下标不超过99（数组大小-1），就不会出现越界问题，刚好适配题目输入长度限制。

正确使用string的写法 #

如果要继续使用string，应该用内存安全的方法添加字符，比如：

if(s[i]=='1')
{
    a += "1+";  // 自动扩容，安全添加字符
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者indomitable_fire_2010