我的 ArrayList class 重新分配中的分段错误

Question

出于学习目的，我正在尝试创建一个原语 ArrayList class，它能够在需要时添加元素并自行调整大小。目前，我设法创建了一个构造函数并重载了数组访问运算符，并添加了一个 append 函数以将元素添加到数组的后面。但是，一旦 realloc 被触发，程序就会崩溃 Segmentation Fault: 11。但奇怪的是，如果我更改代码，第一次执行时不会出现分段错误；只有在重新运行可执行文件时它才会失败，所以我怀疑我的 free() 调用没有正常工作。似乎已成功添加重新分配之前的所有元素。

我的 class 在 .cpp 文件中定义，因为模板定义无法拆分为头文件和其他文件。

structures.cpp

#include <cstdlib>
#include <stdexcept>

template<typename T> class ArrayList {
    private:
        T* pointer;
        unsigned short space;
    public:
        ArrayList();
        ~ArrayList();
        T& operator[](unsigned short index);
        const T& operator[](unsigned short index) const; 
        unsigned short length;
        void append(T element);
};

template<typename T> ArrayList<T>::ArrayList() {
    length = 0;
    space = 10;
    pointer = (T*)malloc(space*sizeof(T));
}

template<typename T> ArrayList<T>::~ArrayList() {
    free(pointer);
}

template<typename T> T& ArrayList<T>::operator[](unsigned short index) {
    if (index > length) throw std::out_of_range("Index out of bounds.");
    return *(pointer + sizeof(T)*index);
}

template<typename T> void ArrayList<T>::append(T element) {
    if (length == space) {
        space *= 2;
        pointer = (T*)realloc(pointer, sizeof(T)*space);
    }
    *(pointer + sizeof(T)*length) = element;
    ++length;
}

main.cpp

#include <iostream>
#include "structures.cpp"

int main(int argc, char** argv) {
    ArrayList<unsigned> arr;
    int l = 11;
    for (int i = 0; i < l; ++i) {
        std::cout << "Current index: " << i << std::endl;
        arr.append(i);
    }
    std::cout << "Finished writing to array" << std::endl;
    for (int i = 0; i < l; ++i) {
        std::cout << "Index: " << i << " Value: " << arr[i] << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出：

Current index: 0
Current index: 1
Current index: 2
Current index: 3
Current index: 4
Current index: 5
Current index: 6
Current index: 7
Current index: 8
Current index: 9
Current index: 10
Segmentation fault: 11

Answer 1

问题出在这里（在您的 append 函数中）：

*(pointer + sizeof(T)*length) = element;

您忘记了 pointer 是指向 T 元素数组（的第一个元素）的指针，而不是字节数组。你正在做的是（完全）等于

pointer[sizeof(T)*length] = element;

这显然是错误的，很容易越界并导致 undefined behavior。

正确的做法很简单

pointer[length] = element;

或者如果你被迫使用显式指针算法（我看不出其他原因）

*(pointer + length) = element;

我的 ArrayList class 重新分配中的分段错误

Segmentation Fault in my ArrayList class reallocation

c++

realloc

segmentation-fault