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常見錯誤

本頁面主要列舉一些競賽中很多人經常會出現的錯誤。

因環境不同導致的錯誤

  • scanf 或 printf 使用 %I64d 格式指示符在 Linux 下可能導致輸出格式錯誤。

會引起 CE 的錯誤

這類錯誤多為詞法、語法和語義錯誤，引發的原因較為簡單，修復難度較低。

例：

  • int main() 寫為 int mian() 之類的拼寫錯誤。

  • 寫完 struct 或 class 忘記寫分號。

  • 數組開太大，（在 OJ 上）使用了不合法的函數（例如多線程），或者函數聲明但未定義，會引起鏈接錯誤。

  • 函數參數類型不匹配。

    • 示例：如使用 <algorithm> 頭文件中的 max 函數時，傳入了一個 int 類型參數和一個 long long 類型參數。

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      // query 為返回 long long 類型的自定義函數
printf("%lld\n", max(0, query(1, 1, n, l, r));

//錯誤    沒有與參數列表匹配的 重載函數 "std::max" 實例

  • 使用 goto 和 switch-case 的時候跳過了一些局部變量的初始化。

不會引起 CE 但會引起 Warning 的錯誤

犯這類錯誤時寫下的程序雖然能通過編譯，但大概率會得到錯誤的程序運行結果。這類錯誤會在使用 -W{warningtype} 參數編譯時被編譯器指出。

  • 賦值運算符 = 和比較運算符 == 不分。

    • 示例：

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      std::srand(std::time(nullptr));
int n = std::rand();
if (n = 1)
  printf("Yes");
else
  printf("No");

// 無論 n 的隨機所得值為多少，輸出肯定是 Yes
// 警告    運算符不正確: 在 Boolean 上下文中執行了常量賦值。應考慮改用「==」。

    • 如果確實想在原應使用 == 的語句裏使用 =（比如 while (foo = bar)），又不想收到 Warning，可以使用 雙括號：while ((foo = bar))。

  • 由於運算符優先級產生的錯誤。

    • 示例：

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      // 錯誤
// std::cout << (1 << 1 + 1);
// 正確
std::cout << ((1 << 1) + 1);

// 警告    「<<」: 檢查運算符優先級是否有可能的錯誤；使用括號闡明優先級

  • 不正確地使用 static 修飾符。

  • 使用 scanf 讀入的時候沒加取地址符 &。

  • 使用 scanf 或 printf 的時候參數類型與格式指定符不符。

  • 同時使用位運算和邏輯運算符 == 並且未加括號。

    • 示例：(x >> j) & 3 == 2

  • int 字面量溢出。

    • 示例：long long x = 0x7f7f7f7f7f7f7f7f，1<<62。

  • 未初始化局部變量。

    未初始化變量會發生什麼

    原文：https://loj.ac/d/3679 by @hly1204

    例如我們在 C++ 中聲明一個 int a; 但不初始化，可能有時候會認為 a 是一個「隨機」（其實可能不是真的隨機）的值，但是可能將其認為是一個固定的值，但實際上並非如此。

    我們在簡單的測試代碼中

    https://wandbox.org/permlink/T2uiVe4n9Hg4EyWT

    代碼是：

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    #include <iostream>

int main() {
  int a;
  std::cout << std::boolalpha << (a < 0 || a == 0 || a > 0);
  return 0;
}

    在一些編譯器和環境上開啓優化後，其輸出為 false。

    有興趣的話可以看 https://www.ralfj.de/blog/2019/07/14/uninit.html，儘管其是用 Rust 做的實驗，但是本質是一樣的。

  • 局部變量與全局變量重名，導致全局變量被意外覆蓋。（開 -Wshadow 就可檢查此類錯誤。）

  • 運算符重載後引發的輸出錯誤。

    • 示例： 
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      // 本意：前一個 << 為重載後的運算符，表示輸出；後一個 << 為移位運算符，表示將 1
// 左移 1 位。 但由於忘記加括號，導致編譯器將後一個 <<
// 也判作輸出運算符，而導致輸出的結果與預期不同。 錯誤 std::cout << 1 << 1; 正確
std::cout << (1 << 1);

既不會引起 CE 也不會引發 Warning 的錯誤

這類錯誤無法被編譯器發現，僅能自行查明。

會導致 WA 的錯誤

  • 上一組數據處理完畢，讀入下一組數據前，未清空數組。

  • 讀入優化未判斷負數。

  • 所用數據類型位寬不足，導致溢出。

    • 如習語「三年 OI 一場空，不開 long long 見祖宗」所描述的場景。選手因為沒有在正確的地方開 long long（將整數定義為 long long 類型），導致得出錯誤的答案而失分。

  • 存圖時，節點編號 0 開始，而題目給的邊中兩個端點的編號從 1 開始，讀入的時候忘記 -1。

  • 大/小於號打錯或打反。

  • 在執行 ios::sync_with_stdio(false); 後混用 scanf/printf 和 std::cin/std::cout 兩種 IO，導致輸入/輸出錯亂。

    • 示例：

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      // 這個例子將説明關閉與 stdio 的同步後，混用兩種 IO 方式的後果
// 建議單步運行來觀察效果
#include <cstdio>
#include <iostream>

int main() {
  // 關閉同步後，cin/cout 將使用獨立緩衝區，而不是將輸出同步至 scanf/printf
  // 的緩衝區，從而減少 IO 耗時
  std::ios::sync_with_stdio(false);
  // cout 下，使用'\n'換行時，內容會被緩衝而不會被立刻輸出
  std::cout << "a\n";
  // printf 的 '\n' 會刷新 printf 的緩衝區，導致輸出錯位
  printf("b\n");
  std::cout << "c\n";
  // 程序結束時，cout 的緩衝區才會被輸出
  return 0;
}

    • 特別的，也不能在執行 ios::sync_with_stdio(false); 後使用 freopen。

  • 由於宏的展開，且未加括號導致的錯誤。

    • 示例：該宏返回的值並非 \(4^2 = 16\) 而是 \(2+2\times 2+2 = 8\)。

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      #define square(x) x* x
printf("%d", square(2 + 2));

  • 哈希的時候沒有使用 unsigned 導致的運算錯誤。

    • 對負數的右移運算會在最高位補 1。參見：位運算

  • 沒有刪除或註釋掉調試輸出語句。

  • 誤加了 ;。

    • 示例：

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      /* clang-format off */
while (1);
    printf("OI Wiki!\n");

  • 哨兵值設置錯誤。例如，平衡樹的 0 節點。

  • 在類或結構體的構造函數中使用 : 初始化變量時，變量聲明順序不符合初始化時候的依賴關係。

    • 成員變量的初始化順序與它們在類中聲明的順序有關，而與初始化列表中的順序無關。參見：構造函數與成員初始化器列表 的「初始化順序」

    • 示例：

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      #include <iostream>

class Foo {
 public:
  int a, b;

  // a 將在 b 前初始化，其值不確定
  Foo(int x) : b(x), a(b + 1) {}
};

int main() {
  Foo bar(1, 2);
  std::cout << bar.a << ' ' << bar.b;
}

// 可能的輸出結果：-858993459 1

  • 並查集合並集合時沒有把兩個元素的祖先合併。

    • 示例：

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      f[a] = b;              // 錯誤
f[find(a)] = find(b);  // 正確

換行符不同

Warning

在正式比賽中會盡量保證選手答題的環境和最終測試的環境相同。

本節內容僅適用於模擬賽等情況，而我們也建議出題人儘量讓數據符合 數據格式。

不同的操作系統使用不同的符號來標記換行，以下為幾種常用系統的換行符：

  • LF（用 \n 表示）：Unix 或 Unix 兼容系統

  • CR+LF（用 \r\n 表示）：Windows

  • CR（用 \r 表示）：Mac OS 至版本 9

而 C/C++ 利用轉義序列 \n 來換行，這可能會導致我們認為輸入中的換行符也一定是由 \n 來表示，而只讀入了一個字符來代表換行符，這就會導致我們沒有完全讀入輸入文件。

以下為解決方案：

  • 多次 getchar()，直到讀到想要的字符為止。

  • 使用 cin 讀入，這可能會增大代碼常數。

  • 使用 scanf("%s",str) 讀入一個字符串，然後取 str[0] 作為讀入的字符。

  • 使用 scanf(" %c",&c) 過濾掉所有空白字符。

會導致未知的結果

未定義行為會導致未知的結果，可能是 WA，RE 等。編譯器通常會假定你的程序不會出現未定義行為，因此出現開 O2 與不開 O2 代碼行為不一致的情況。

  • 除以 0（求 0 的逆元）

    示例 
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    cout << x / 0 << endl;

  • 數組（下標）越界

    例如：

    • 未正確設置循環的初值導致訪問了下標為 -1 的值。

    • 無向圖邊表未開 2 倍。

    • 線段樹未開 4 倍空間。

    • 看錯數據範圍，少打一個零。

    • 錯誤預估了算法的空間複雜度。

    • 寫線段樹的時候，pushup 或 pushdown 葉節點。

      正確的做法：不要越界，記得檢查自己的代碼，使得下標訪問數 x，在定義的下標中。

  • 除 main 外有返回值函數執行至結尾未執行任何 return 語句

    即使有一個分支有返回值，但是其他分支卻沒有，結果也是未定義的。

    可以向編譯選項中追加 -Wall，檢查編譯器是否給出有關於函數未 return 的警告。

  • 嘗試修改字符串字面量

    示例 
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    char *p = "OI-wiki";
p[0] = 'o';
p[1] = 'i';

    這樣試圖修改字符串字面量會導致 未定義行為，應當使用其他 合適 的數據類型，例如 std::string 和 char[]。

  • 多次釋放/非法解引用一片內存

    例如：

    • 未初始化就解引用指針。

    • 指針指向的內存區域已經釋放。

      使用 erase 或 delete 或 free 操作應注意不要對同一地址/對象多次使用。

  • 嘗試釋放由 new [] 分配的整塊內存的一部分

    例如：

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    object *pool = new object[POOL_SIZE];

object *pointer = pool + 10;

// 報錯！
delete pointer;

    常見於使用內存池提前分配整塊內存後，試圖使用 delete 或 free() 釋放從內存池中獲取的單個對象。

  • 解引用空指針/野指針

    對於空指針：先應該判斷空指針，可以用 p == nullptr 或 !p。

    對於野指針：可以釋放指針的時候將其置為 nullptr 以規避。

  • 有符號數溢出

    例如我們有一個表達式 x+1 > x。

    正常輸出應當是 true，但是在 INT_MAX 作為 x 時輸出 false，這時稱為 signed integer overflow。

    可以使用更大的數據類型（例如 long long 或 __int128），或判斷溢出。若保證無負數，亦可使用無符號整型。

    有符號整數溢出可能影響編譯優化，例如代碼：

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    int foo(int x) {
  if (x > x + 1) return 1;
  return 0;
}

    可能被編譯器直接優化為：

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    int foo(int x) { return 0; }

    因為編譯器可以假定有符號整數永遠不會溢出，因此 x > x + 1 恆成立。

  • 使用未初始化的變量

    示例 
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    int foo(int a) {
  int t; /* 沒有初始化 */
  if (/* 使用 */ t > 3) return a;
  return 0;
}

會導致 RE

  • 沒刪文件操作（某些 OJ）。

  • 排序時比較函數的錯誤 std::sort 要求比較函數是嚴格弱序：a<a 為 false；若 a<b 為 true，則 b<a 為 false；若 a<b 為 true 且 b<c 為 true，則 a<c 為 true。其中要特別注意第二點。 如果不滿足上述要求，排序時很可能會 RE。 例如，編寫莫隊的奇偶性排序時，這樣寫是錯誤的： 

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    bool operator<(const int a, const int b) {
  if (block[a.l] == block[b.l])
    return (block[a.l] & 1) ^ (a.r < b.r);
  else
    return block[a.l] < block[b.l];
}
    上述代碼中 (block[a.l]&1)^(a.r<b.r) 不滿足上述要求的第二點。 改成這樣就正確了： 
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    bool operator<(const int a, const int b) {
  if (block[a.l] == block[b.l])
    // 錯誤：不滿足嚴格弱序的要求
    // return (block[a.l] & 1) ^ (a.r < b.r);
    // 正確
    return (block[a.l] & 1) ? (a.r < b.r) : (a.r > b.r);
  else
    return block[a.l] < block[b.l];
}

  • Windows 下棧空間不足，導致棧空間溢出，Windows 向程序發出 SIGSEGV 信號，程序終止並返回 3221225725（即 0xC00000FD, NTSTATUS 定義為 STATUS_STACK_OVERFLOW)。
    若使用 gcc 編譯器，可在編譯時加入命令 -Wl,--stack=SIZE 以擴展棧空間，其中 SIZE 為棧空間大小字節數。

會導致 TLE

  • 分治未判邊界導致死遞歸。

  • 死循環。

    • 循環變量重名。

    • 循環方向反了。

  • BFS 時不標記某個狀態是否已訪問過。

  • 使用宏展開編寫 min/max

    這種錯誤會大大增加程序的運行時間，甚至直接影響代碼的時間複雜度。在初學者寫線段樹時尤為多見。

    常見的錯誤寫法是這樣的：

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    #define Min(x, y) ((x) < (y) ? (x) : (y))
#define Max(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

    這樣寫雖然在正確性上沒有問題，但是如果直接對函數的返回值取 max，如 a = Max(func1(), func2())，而這個函數的運行時間較長，則會大大影響程序的性能，因為宏展開後是 a = func1() > func2() ? func1() : func2() 的形式，調用了三次函數，比正常的 max 函數多調用了一次。注意，如果 func1() 每次返回的答案不一樣，還會導致這種 max 的寫法出現錯誤。例如 func1() 為 return ++a; 而 a 為全局變量的情況。

    示例：如下代碼會被卡到單次查詢 \(\Theta(n)\) 導致 TLE。

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    #define max(x, y) ((x) > (y) ? (x) : (y))

int query(int t, int l, int r, int ql, int qr) {
  if (ql <= l && qr >= r) {
    ++ti[t];  // 記錄結點訪問次數方便調試
    return vi[t];
  }

  int mid = (l + r) >> 1;
  if (mid >= qr) return query(lt(t), l, mid, ql, qr);
  if (mid < ql) return query(rt(t), mid + 1, r, ql, qr);
  return max(query(lt(t), l, mid, ql, qr), query(rt(t), mid + 1, r, ql, qr));
}

  • 使用 + 運算符向 std::string 類字符串追加字符

    這種錯誤會創建一個臨時 string 變量，修改完成後再賦值給原變量。這種錯誤無法被編譯器優化，在數據量大的情況下可能會導致時間複雜度退化。

    常見 錯誤寫法：

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    std::string a;
char b = 'c';
a = a + b;

    當執行這段代碼時，程序首先會創建一個臨時 string 變量，隨後將 a 的值存入臨時變量，然後在末尾添加 b 的值，最後再存入 a。

    從 彙編結果 可以看出，a = a + b 調用了三次 std::__cxx11::basic_string 中的功能，分別為 operator+、operator= 和創建變量。

    正確寫法應該是：

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    std::string a;
char b = 'c';
a += b;

    這種寫法 會直接將字符 b 附加到字符串 a 中，僅調用了一次 operator+=。更詳細的性能比較可參考 Benchmark。

  • 沒刪文件操作（某些 OJ）。

  • 在 for/while 循環中重複執行復雜度非 \(O(1)\) 的函數。嚴格來説，這可能會引起時間複雜度的改變。

會導致 MLE

  • 數組過大。

  • STL 容器中插入了過多的元素。

    • 經常是在一個會向 STL 插入元素的循環中死循環了。

    • 也有可能被卡了。

會導致常數過大

  • 定義模數的時候，未定義為常量。

    • 示例：

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      // int mod = 998244353;      // 錯誤
const int mod = 998244353;  // 正確，方便編譯器按常量處理

  • 使用了不必要的遞歸（尾遞歸不在此列）。

  • 將遞歸轉化成迭代的時候，引入了大量額外運算。

只在程序在本地運行的時候造成影響的錯誤

  • 文件操作有可能會發生的錯誤：

    • 對拍時未關閉文件指針 fclose(fp) 就又令 fp = fopen()。這會使得進程出現大量的文件野指針。

    • freopen() 中的文件名未加 .in/.out。

  • 使用堆空間後忘記 delete 或 free。

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