详解C语言数组越界及其避免方法

什么是数组越界？

在C语言中，数组是一种连续的内存结构体，用于存储相同数据类型的集合。当我们尝试访问或修改一个C数组中不存在的元素时，就会发生数组越界。例如：

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
arr[5] = 6; //访问了一个不存在的下标，arr数组只有下标范围为0~4

数组越界的结果是不可预知的，有时程序可能会直接崩溃，有时可能会输出随机的结果，还有可能会修改其他区域的内存而导致其他程序的异常。

如何避免数组越界？

方法一：使用合法的下标

最好的方法是始终使用合法的下标。例如，如果数组长度为n，下标范围应该是0至n-1，而不是0至n。这样能够避免访问数组非法元素的风险，参考下面的代码：

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
for(int i = 0; i < 5; i++){
    printf("%d", arr[i]); //合法的下标范围为0~4，不会造成数组越界
}

方法二：使用字符数组代替字符串

在C中，字符串是一个字符数组，以'\0'为结尾。当我们处理字符串时，需要非常小心，以避免数组越界。因此，使用字符数组代替字符串，可以避免发生越界错误。例如：

char str[6] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
printf("%s", str); //不会造成越界错误，因为提前指定了数组的长度

示例

示例一：访问越界的C数组

下面展示一段会访问越界的C代码：

int main(){
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    for(int i = 0; i < 6; i++){ //访问了越界的下标
        printf("%d", arr[i]);
    }
    return 0;
}

运行代码，会发现程序崩溃退出，因为越界的数组访问是非法的。

示例二：使用字符数组代替字符串

下面是一个使用字符数组代替字符串进行文件操作的例子：

int main(){
    FILE *fp;
    char buffer[100];
    fp = fopen("test.txt", "r");
    while(fgets(buffer, 100, fp)){
        printf("%s", buffer);
    }
    return 0;
}

由于fgets函数会自动在字符数组末尾添加'\0'，因此不会发生越界错误。