За пределами массива

Что происходит, если использовать индекс, которому не соответствует ни один элемент, например индекс 5 в массиве из пяти элементов? Это зависит от того, чем является индекс: числом, записанным в коде, или переменной.

Если индекс — число, компилятор видит ошибку, и программа не компилируется:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int scores[5] = {80, 92, 75, 60, 88};
    printf("%d\n", scores[5]);
    return 0;
}

main.c:5:20: error: array index 5 is past the end of the array (that has type 'int[5]') [-Werror,-Warray-bounds]
    5 |     printf("%d\n", scores[5]);
      |                    ^      ~
main.c:4:5: note: array 'scores' declared here
    4 |     int scores[5] = {80, 92, 75, 60, 88};
      |     ^
1 error generated.

В сообщении сказано, что индекс 5 находится за концом массива, тип которого int[5]: массив из пяти int. Строки ниже, начинающиеся с note:, показывают, где массив был создан. Отрицательный индекс — тоже ошибка: для scores[-1] в сообщении сказано, что индекс -1 находится перед началом массива.

Если индекс — переменная, компилятор его не проверяет, потому что переменная получает значения только во время работы программы. Вот что происходит, когда цикл делает один шаг лишний, с <= вместо <:

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int scores[5] = {80, 92, 75, 60, 88};
    for (int i = 0; i <= 5; i++) {
        printf("%d\n", scores[i]);
    }
    printf("Готово\n");
    return 0;
}

80
92
75
60
88
RuntimeError: unreachable

Программа выводит все пять элементов. В шестой итерации цикла i равно 5, и на scores[5] программа останавливается с красной ошибкой RuntimeError: unreachable. Слово Готово так и не выводится. Сообщение не говорит, что именно пошло не так, но в этом уроке оно означает индекс за пределами массива. Последняя выведенная строка показывает, докуда дошла программа.

То же происходит, когда число повторений цикла больше размера массива, например const int COUNT = 6; для массива из пяти элементов.

Почему это так важно? Сам C индексы вообще не проверяет. Обычная программа на C на вашем компьютере прочитала бы то, что лежит в памяти после массива, возможно, другую переменную, и продолжила бы работу с неверным значением. Запись в scores[5] могла бы даже перезаписать другую переменную. Такая программа может казаться работающей и всё же давать неверные результаты, а найти ошибку очень трудно. Здесь программа останавливается на таком индексе, чтобы вы сразу увидели ошибку. Но лучшая защита — правильно выбирать индексы: у первого элемента индекс 0, у последнего — размер − 1, а в условии цикла по массиву стоит i < COUNT.