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常见错误

本页面主要列举一些竞赛中很多人经常会出现的错误。

因环境不同导致的错误

  • scanf 或 printf 使用 %I64d 格式指示符在 Linux 下可能导致输出格式错误。

会引起 CE 的错误

这类错误多为词法、语法和语义错误，引发的原因较为简单，修复难度较低。

例：

  • int main() 写为 int mian() 之类的拼写错误。

  • 写完 struct 或 class 忘记写分号。

  • 数组开太大，（在 OJ 上）使用了不合法的函数（例如多线程），或者函数声明但未定义，会引起链接错误。

  • 函数参数类型不匹配。

    • 示例：如使用 <algorithm> 头文件中的 max 函数时，传入了一个 int 类型参数和一个 long long 类型参数。

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      // query 为返回 long long 类型的自定义函数
printf("%lld\n", max(0, query(1, 1, n, l, r));

//错误    没有与参数列表匹配的 重载函数 "std::max" 实例

  • 使用 goto 和 switch-case 的时候跳过了一些局部变量的初始化。

不会引起 CE 但会引起 Warning 的错误

犯这类错误时写下的程序虽然能通过编译，但大概率会得到错误的程序运行结果。这类错误会在使用 -W{warningtype} 参数编译时被编译器指出。

  • 赋值运算符 = 和比较运算符 == 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");

// 无论 n 的随机所得值为多少，输出肯定是 Yes
// 警告    运算符不正确: 在 Boolean 上下文中执行了常量赋值。应考虑改用「==」。

    • 如果确实想在原应使用 == 的语句里使用 =（比如 while (foo = bar)），又不想收到 Warning，可以使用 双括号：while ((foo = bar))。

  • 由于运算符优先级产生的错误。

    • 示例：

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      // 错误
// std::cout << (1 << 1 + 1);
// 正确
std::cout << ((1 << 1) + 1);

// 警告    「<<」: 检查运算符优先级是否有可能的错误；使用括号阐明优先级

  • 不正确地使用 static 修饰符。

  • 使用 scanf 读入的时候没加取地址符 &。

  • 使用 scanf 或 printf 的时候参数类型与格式指定符不符。

  • 同时使用位运算和逻辑运算符 == 并且未加括号。

    • 示例：(x >> j) & 3 == 2

  • int 字面量溢出。

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

  • 未初始化局部变量。

    未初始化变量会发生什么

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

    例如我们在 C++ 中声明一个 int a; 但不初始化，可能有时候会认为 a 是一个「随机」（其实可能不是真的随机）的值，但是可能将其认为是一个固定的值，但实际上并非如此。

    我们在简单的测试代码中

    https://wandbox.org/permlink/T2uiVe4n9Hg4EyWT

    代码是：

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    #include <iostream>

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

    在一些编译器和环境上开启优化后，其输出为 false。

    有兴趣的话可以看 https://www.ralfj.de/blog/2019/07/14/uninit.html，尽管其是用 Rust 做的实验，但是本质是一样的。

  • 局部变量与全局变量重名，导致全局变量被意外覆盖。（开 -Wshadow 就可检查此类错误。）

  • 运算符重载后引发的输出错误。

    • 示例：

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      // 本意：前一个 << 为重载后的运算符，表示输出；后一个 << 为移位运算符，表示将 1
// 左移 1 位。 但由于忘记加括号，导致编译器将后一个 <<
// 也判作输出运算符，而导致输出的结果与预期不同。 错误 std::cout << 1 << 1; 正确
std::cout << (1 << 1);

既不会引起 CE 也不会引发 Warning 的错误

这类错误无法被编译器发现，仅能自行查明。

会导致 WA 的错误

  • 上一组数据处理完毕，读入下一组数据前，未清空数组。

  • 读入优化未判断负数。

  • 所用数据类型位宽不足，导致溢出。

    • 如习语「三年 OI 一场空，不开 long long 见祖宗」所描述的场景。选手因为没有在正确的地方开 long long（将整数定义为 long long 类型），导致得出错误的答案而失分。

  • 存图时，节点编号 0 开始，而题目给的边中两个端点的编号从 1 开始，读入的时候忘记 -1。

  • 大/小于号打错或打反。

  • 在执行 ios::sync_with_stdio(false); 后混用 scanf/printf 和 std::cin/std::cout 两种 IO，导致输入/输出错乱。

    • 示例：

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      // 这个例子将说明关闭与 stdio 的同步后，混用两种 IO 方式的后果
// 建议单步运行来观察效果
#include <cstdio>
#include <iostream>

int main() {
  // 关闭同步后，cin/cout 将使用独立缓冲区，而不是将输出同步至 scanf/printf
  // 的缓冲区，从而减少 IO 耗时
  std::ios::sync_with_stdio(false);
  // cout 下，使用'\n'换行时，内容会被缓冲而不会被立刻输出
  std::cout << "a\n";
  // printf 的 '\n' 会刷新 printf 的缓冲区，导致输出错位
  printf("b\n");
  std::cout << "c\n";
  // 程序结束时，cout 的缓冲区才会被输出
  return 0;
}

  • 由于宏的展开，且未加括号导致的错误。

    • 示例：该宏返回的值并非 而是 。

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

  • 哈希的时候没有使用 unsigned 导致的运算错误。

    • 对负数的右移运算会在最高位补 1。参见：位运算

  • 没有删除或注释掉调试输出语句。

  • 误加了 ;。

    • 示例：

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

  • 哨兵值设置错误。例如，平衡树的 0 节点。

  • 在类或结构体的构造函数中使用 : 初始化变量时，变量声明顺序不符合初始化时候的依赖关系。

    • 成员变量的初始化顺序与它们在类中声明的顺序有关，而与初始化列表中的顺序无关。参见：构造函数与成员初始化器列表 的「初始化顺序」

    • 示例：

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      #include <iostream>

class Foo {
 public:
  int a, b;

  // a 将在 b 前初始化，其值不确定
  Foo(int x) : b(x), a(b + 1) {}
};

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

// 可能的输出结果：-858993459 1

  • 并查集合并集合时没有把两个元素的祖先合并。

    • 示例：

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      f[a] = b;              // 错误
f[find(a)] = find(b);  // 正确

  • freopen 使用 a 进行追加写

    • CCF 的检测环境不会清空输出文件，使用 a 会导致上一位选手的输出也被评测机读入引发 WA

换行符不同

Warning

在正式比赛中会尽量保证选手答题的环境和最终测试的环境相同。

本节内容仅适用于模拟赛等情况，而我们也建议出题人尽量让数据符合 数据格式。

不同的操作系统使用不同的符号来标记换行，以下为几种常用系统的换行符：

  • LF（用 \n 表示）：Unix 或 Unix 兼容系统

  • CR+LF（用 \r\n 表示）：Windows

  • CR（用 \r 表示）：Mac OS 至版本 9

而 C/C++ 利用转义序列 \n 来换行，这可能会导致我们认为输入中的换行符也一定是由 \n 来表示，而只读入了一个字符来代表换行符，这就会导致我们没有完全读入输入文件。

以下为解决方案：

  • 多次 getchar()，直到读到想要的字符为止。

  • 使用 cin 读入，这可能会增大代码常数。

  • 使用 scanf("%s",str) 读入一个字符串，然后取 str[0] 作为读入的字符。

  • 使用 scanf(" %c",&c) 过滤掉所有空白字符。

会导致未知的结果

未定义行为会导致未知的结果，可能是 WA，RE 等。编译器通常会假定你的程序不会出现未定义行为，因此出现开 O2 与不开 O2 代码行为不一致的情况。

  • 除以 0（求 0 的逆元）

    示例 
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    cout << x / 0 << endl;

  • 数组（下标）越界

    例如：

    • 未正确设置循环的初值导致访问了下标为 -1 的值。

    • 无向图边表未开 2 倍。

    • 线段树未开 4 倍空间。

    • 看错数据范围，少打一个零。

    • 错误预估了算法的空间复杂度。

    • 写线段树的时候，pushup 或 pushdown 叶节点。

      正确的做法：不要越界，记得检查自己的代码，使得下标访问数 x，在定义的下标中。

  • 除 main 外有返回值函数执行至结尾未执行任何 return 语句

    即使有一个分支有返回值，但是其他分支却没有，结果也是未定义的。

    可以向编译选项中追加 -Wall，检查编译器是否给出有关于函数未 return 的警告。

  • 尝试修改字符串字面量

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

    这样试图修改字符串字面量会导致 未定义行为，应当使用其他 合适 的数据类型，例如 std::string 和 char[]。

  • 多次释放/非法解引用一片内存

    例如：

    • 未初始化就解引用指针。

    • 指针指向的内存区域已经释放。

      使用 erase 或 delete 或 free 操作应注意不要对同一地址/对象多次使用。

  • 尝试释放由 new [] 分配的整块内存的一部分

    例如：

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    object *pool = new object[POOL_SIZE];

object *pointer = pool + 10;

// 报错！
delete pointer;

    常见于使用内存池提前分配整块内存后，试图使用 delete 或 free() 释放从内存池中获取的单个对象。

  • 解引用空指针/野指针

    对于空指针：先应该判断空指针，可以用 p == nullptr 或 !p。

    对于野指针：可以释放指针的时候将其置为 nullptr 以规避。

  • 有符号数溢出

    例如我们有一个表达式 x+1 > x。

    正常输出应当是 true，但是在 INT_MAX 作为 x 时输出 false，这时称为 signed integer overflow。

    可以使用更大的数据类型（例如 long long 或 __int128），或判断溢出。若保证无负数，亦可使用无符号整型。

    有符号整数溢出可能影响编译优化，例如代码：

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

    可能被编译器直接优化为：

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    int foo(int x) { return 0; }

    因为编译器可以假定有符号整数永远不会溢出，因此 x > x + 1 永远不会成立。

  • 使用未初始化的变量

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

会导致 RE

  • 没删文件操作（某些 OJ）。

  • 排序时比较函数的错误 std::sort 要求比较函数是严格弱序：a<a 为 false；若 a<b 为 true，则 b<a 为 false；若 a<b 为 true 且 b<c 为 true，则 a<c 为 true。其中要特别注意第二点。 如果不满足上述要求，排序时很可能会 RE。 例如，编写莫队的奇偶性排序时，这样写是错误的：

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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];
}

    上述代码中 (block[a.l]&1)^(a.r<b.r) 不满足上述要求的第二点。 改成这样就正确了：

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    bool operator<(const int a, const int b) {
  if (block[a.l] == block[b.l])
    // 错误：不满足严格弱序的要求
    // return (block[a.l] & 1) ^ (a.r < b.r);
    // 正确
    return (block[a.l] & 1) ? (a.r < b.r) : (a.r > b.r);
  else
    return block[a.l] < block[b.l];
}

  • Windows 下栈空间不足，导致栈空间溢出，Windows 向程序发出 SIGSEGV 信号，程序终止并返回 3221225725（即 0xC00000FD, NTSTATUS 定义为 STATUS_STACK_OVERFLOW）。
    若使用 gcc 编译器，可在编译时加入命令 -Wl,--stack=SIZE 以指定栈空间大小限制，其中 SIZE 为栈空间大小字节数。

    Linux 下栈空间不足，导致栈空间溢出，Linux 会在栈堆中乱写 head_info，此操作绝大多数情况下会导致程序立即退出，显示 段错误（核心已转储）/segmentation fault (core dumped) 等字样。
    可以在终端下使用 ulimit -s SIZE 修改当前终端的栈空间限制，其中 SIZE 为栈空间大小千字节数（KB）。
    请注意，如果你将栈空间限制设置过大，无穷递归可能导致递归栈过大进而导致系统崩溃。

会导致 TLE

  • 分治未判边界导致死递归。

  • 死循环。

    • 循环变量重名。

    • 循环方向反了。

  • BFS 时不标记某个状态是否已访问过。

  • 使用宏展开编写 min/max

    这种错误会大大增加程序的运行时间，甚至直接影响代码的时间复杂度。在初学者写线段树时尤为多见。

    常见的错误写法是这样的：

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

    这样写虽然在正确性上没有问题，但是如果直接对函数的返回值取 max，如 a = Max(func1(), func2())，而这个函数的运行时间较长，则会大大影响程序的性能，因为宏展开后是 a = func1() > func2() ? func1() : func2() 的形式，调用了三次函数，比正常的 max 函数多调用了一次。注意，如果 func1() 每次返回的答案不一样，还会导致这种 max 的写法出现错误。例如 func1() 为 return ++a; 而 a 为全局变量的情况。

    示例：如下代码会被卡到单次查询 导致 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];  // 记录结点访问次数方便调试
    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 + 运算符向 std::string 类字符串追加字符

    这种错误会创建一个临时 string 变量，修改完成后再赋值给原变量。这种错误无法被编译器优化，在数据量大的情况下可能会导致时间复杂度退化。

    常见 错误写法：

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

    当执行这段代码时，程序首先会创建一个临时 string 变量，随后将 a 的值存入临时变量，然后在末尾添加 b 的值，最后再存入 a。

    从 汇编结果 可以看出，a = a + b 调用了三次 std::__cxx11::basic_string 中的功能，分别为 operator+、operator= 和创建变量。

    正确写法应该是：

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

    这种写法 会直接将字符 b 附加到字符串 a 中，仅调用了一次 operator+=。更详细的性能比较可参考 Benchmark。

  • 没删文件操作（某些 OJ）。

  • 在 for/while 循环中重复执行复杂度非 的函数。严格来说，这可能会引起时间复杂度的改变。

会导致 MLE

  • 数组过大。

    Linux 下的内存占用指标详解

    太长不看版：如果在 CCF 系列的考试时声明了一个特别大的全局静态数组，此时需要特别慎重。因为程序声明的数组会全部计入内存占用中（而不像大部分在线评测平台仅计算实际使用的部分），在某些情况下这甚至有可能导致整道题全部 MLE。

    • 关于 RSS 和 VSZ12

      1. VSZ (Virtual Memory Size，虚拟内存大小）3

        VSZ 表示进程的 虚拟内存大小，是进程可以访问的虚拟地址空间的总大小，通常以 KB 显示。

        虚拟内存是一个逻辑概念，通常会比实际内存使用大很多。

        在 Linux 下你可以使用 top 命令来查看某个进程的内存占用组成，其中 VIRT 这一列就代表它占用的虚拟内存。

        虚拟内存一般包括进程分配但未实际使用的地址空间，简而言之，申请了多少，虚拟内存就大约是多少。

        需要特别注意的是，常用的在线评测平台通常只统计物理内存占用。但 CCF 的评测环境统计的是虚拟内存，这意味着如果你声明了一个全局静态大数组，即使只使用了其中的一小部分，也会占用大量空间。

      2. RSS（Resident Set Size，常驻集大小）4

        RSS 表示进程实际占用的 物理内存大小，即驻留在 RAM 中的页帧大小，通常以 KB 显示。

        同样的，你也可以用 top 在 RES 这一列查看某个进程的物理内存。

        RSS 一般仅包含实际加载到物理内存的部分，也就是说，实际使用了多少就是多少。

    • 内存占用行为分析

      假设声明了以下数组：

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      const int SIZE = 1e8;
int arr[SIZE];  // 占用空间：4 字节 * 1 亿 = 400 MB

      这是一个静态数组，分配在全局数据段。这个数组未经显式初始化，通常会被分配在 BSS 段（如果显式初始化（如全为 0 或其他值），则分配在 DATA 段）。

      • 当完全未使用该数组时（假定编译器不会优化掉该数组）

        • 物理内存：如果数组未被访问，按需分页机制（Demand Paging）会使内存页尚未加载到物理内存中。物理内存不会增加或仅略微增加一点（可能加载了一些元数据页）。
        • 虚拟内存：数组的大小会计入虚拟内存（增加 400MB），因为整个数组的虚拟地址空间已经被分配。

      • 部分使用该数组时

        假设仅使用数组的少部分元素，例如：

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        arr[0] = 1;
arr[999999] = 2;
        • 虚拟内存：虚拟内存不会改变，仍为 400MB。
        • 物理内存：每次访问数组的一个元素，对应的虚拟页会被加载到物理内存中。假定系统分页大小为 4KB，那么每页包含 个 int 元素。访问数组两次可能加载 2 个页，即增加约 的物理内存。

      • 数组被大半使用

        假设对数组的前 个元素赋值：

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        for (int i = 0; i < 50000000; ++i) {
  arr[i] = i;
}
        • 虚拟内存 (VSZ)：VSZ 仍为 400MB，不会发生变化。

        • 物理内存 (RSS)：此时是连续访问（访问的 个元素在内存地址上相邻），需要加载的分页数为 页。

          假设每页大小为 4KB，因此总计 ，物理内存增加到约 190MB。

          注：如果对该数组赋值时下标随机，则会导致物理内存占用与预测差距较大（因为内存页加载是以地址为准，导致随机赋值时会加载大量内存页）。

        简要总结：随着被访问的部分占的比例增加，物理内存趋近于虚拟内存（假定不存在页面回收）。

    • STL 容器中插入了过多的元素。

    • 经常是在一个会向 STL 插入元素的循环中死循环了。

    • 也有可能被卡了。

会导致常数过大

  • 定义模数的时候，未定义为常量。

    • 示例：

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      // int mod = 998244353;      // 错误
const int mod = 998244353;  // 正确，方便编译器按常量处理

  • 使用了不必要的递归（尾递归不在此列）。

  • 将递归转化成迭代的时候，引入了大量额外运算。

只在程序在本地运行的时候造成影响的错误

  • 文件操作有可能会发生的错误：

    • 对拍时未关闭文件指针 fclose(fp) 就又令 fp = fopen()。这会使得进程出现大量的文件野指针。

    • freopen() 中的文件名未加 .in/.out。

  • 使用堆空间后忘记 delete 或 free。

参考资料与注释

  1. What is RSS and VSZ in Linux memory management - Stack Overflow ↩

  2. Need explanation on Resident Set Size/Virtual Size - Stack Overflow ↩

  3. 虚拟内存 ↩

  4. 常驻集大小 ↩

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