debug 反復子のサポート

[アーティクル]
06/16/2023

Visual C++ ランタイムライブラリは、反復子の不正な使用を検出し、実行時にアサートしてダイアログボックスを表示します。反復子のデバッグのサポートを有効にするには、デバッグバージョンの C++ 標準ライブラリと C ランタイムライブラリを使ってプログラムをコンパイルする必要があります。詳しくは、「CRT ライブラリの機能」をご覧ください。チェックを行う反復子を使う方法については、「チェックを行う反復子」をご覧ください。

C++ 標準では、メンバー関数によってコンテナーに対する反復子が無効になる状況が説明されています。次に 2 つの例を示します。

コンテナーから要素を消去すると、要素に対する反復子が無効になります。
プッシュまたは挿入を使って vector のサイズを大きくすると、vector に対する反復子が無効になります。

無効な反復子

デバッグモードで次のサンプルプログラムをコンパイルすると、実行時にアサートして終了します。

// iterator_debugging_0.cpp
// compile by using /EHsc /MDd
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
   std::vector<int> v {10, 15, 20};
   std::vector<int>::iterator i = v.begin();
   ++i;

   std::vector<int>::iterator j = v.end();
   --j;

   std::cout << *j << '\n';

   v.insert(i,25);

   std::cout << *j << '\n'; // Using an old iterator after an insert
}

_ITERATOR_DEBUG_LEVEL の使用

プリプロセッサマクロ _ITERATOR_DEBUG_LEVEL を使って、デバッグビルドで反復子デバッグ機能を無効にできます。このプログラムはアサートしませんが、未定義の動作を引き起こします。

// iterator_debugging_1.cpp
// compile by using: /EHsc /MDd
#define _ITERATOR_DEBUG_LEVEL 0
#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> v {10, 15, 20};

   std::vector<int>::iterator i = v.begin();
   ++i;

   std::vector<int>::iterator j = v.end();
   --j;

   std::cout << *j << '\n';

   v.insert(i,25);

   std::cout << *j << '\n'; // Using an old iterator after an insert
}

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初期化されていない反復子

次に示すように、反復子を初期化する前に反復子を使用しようとすると、アサートも発生します。

// iterator_debugging_2.cpp
// compile by using: /EHsc /MDd
#include <string>
using namespace std;

int main() {
   string::iterator i1, i2;
   if (i1 == i2)
      ;
}

互換性のない反復子

次のコード例では、for_each アルゴリズムに対する 2 つの反復子の間に互換性がないため、アサーションが発生します。アルゴリズムは、提供された反復子が同じコンテナーを参照しているかどうかを確認します。

// iterator_debugging_3.cpp
// compile by using /EHsc /MDd
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    vector<int> v1 {10, 20};
    vector<int> v2 {10, 20};

    // The next line asserts because v1 and v2 are
    // incompatible.
    for_each(v1.begin(), v2.end(), [] (int& elem) { elem *= 2; } );
}

この例では、ファンクターの代わりにラムダ式 [] (int& elem) { elem *= 2; } が使われていることに注意してください。この選択はアサートエラーには影響しませんが、同様のファンクタによって同じエラーが発生しますが、ラムダは短いコードブロックを記述する方法です。ラムダ式について詳しくは、「ラムダ式」をご覧ください。

スコープ外に出る反復子

また、反復子のデバッグのチェックにより、for ループで宣言されている反復子変数は、for ループのスコープが終了するとスコープ外になります。

// iterator_debugging_4.cpp
// compile by using: /EHsc /MDd
#include <vector>
#include <iostream>
int main() {
   std::vector<int> v {10, 15, 20};

   for (std::vector<int>::iterator i = v.begin(); i != v.end(); ++i)
      ;   // do nothing
   --i;   // C2065
}

デバッグ反復子のデストラクター

反復子のデバッグには重要なデストラクターがあります。デストラクターが実行されないが、オブジェクトのメモリが解放されると、アクセス違反やデータ破損が発生する可能性があります。以下に例を示します。

// iterator_debugging_5.cpp
// compile by using: /EHsc /MDd
#include <vector>
struct base {
   // TO FIX: uncomment the next line
   // virtual ~base() {}
};

struct derived : base {
   std::vector<int>::iterator m_iter;
   derived( std::vector<int>::iterator iter ) : m_iter( iter ) {}
   ~derived() {}
};

int main() {
   std::vector<int> vect( 10 );
   base * pb = new derived( vect.begin() );
   delete pb;  // doesn't call ~derived()
   // access violation
}

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