中級

vector::at() の範囲外アクセスで terminate する原因

std::vectorの範囲外の要素に .at() でアクセスしたときに、例外std::out_of_rangeが投げられ、それを捕まえずにプログラムが終了してしまうバグです。

エラーメッセージの読み方

terminate called after throwing an instance of 'std::out_of_range'

terminate called after throwing an instance of 'std::out_of_range'

ランタイム（または例外機構、assert）が不整合を検知して出したメッセージ

Aborted

この後プロセスは強制終了します（Aborted）

このエラーが出る典型パターン

 1  #include <iostream>
 2  #include <vector>
 3  int main() {
 4      std::vector<int> nums = {1, 2, 3};
 5      std::cout << nums.at(10) << std::endl;
                              ^
 6      return 0;
 7  }

 1  #include <iostream>
 2  #include <vector>
 3  int main() {
 4      std::vector<int> scores = {70, 80, 90};
 5      std::cout << scores.at(5) << std::endl;
                               ^
 6      return 0;
 7  }

 1  #include <iostream>
 2  #include <vector>
 3  int main() {
 4      std::vector<int> items = {5, 10};
 5      std::cout << items.at(7 ) << std::endl;
                               ^
 6      return 0;
 7  }

 1  #include <iostream>
 2  #include <vector>
 3  int main() {
 4      std::vector<int> data = {4, 8, 15, 16};
 5      std::cout << data.at(9 ) << std::endl;
                              ^
 6      return 0;
 7  }

 1  #include <iostream>
 2  #include <vector>
 3  int main() {
 4      std::vector<int> ids = {1, 2};
 5      std::cout << ids.at(6 ) << std::endl;
                             ^
 6      return 0;
 7  }

よくある誤解

「vectorの添字アクセスはいつでも安全にチェックされる」というのは誤解です。角括弧の operator[] は範囲チェックをせず、範囲外でも黙って未定義動作になります。範囲チェック付きでアクセスしたいときに使うのが .at() で、その代わり例外が飛んできます。

実務での勘所

operator[]が範囲チェックをしないのは手抜きではなく、C++の「使わない機能にはコストを払わせない」というゼロオーバーヘッド原則に基づいた意図的な設計です。配列アクセスのたびに範囲チェックを行うと、大量のデータを扱うループで無視できない実行速度の低下につながります。安全性を優先したい場面ではコストを払ってでも.at()を使い、パフォーマンスが重要で範囲を外れないと確信できる場面ではoperator[]を使う、という使い分けが意図された設計です。

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関連するエラー

• 配列の添字を1つずらしてしまうoff-by-oneバグ配列の要素数と添字の範囲を混同し、ループの開始や終了条件を1つずらしてしまうバグです。
• 例外を捕まえ損ねて terminate する原因と直し方throwで投げた例外をどこのtry-catchでも捕まえられず、プログラム全体が異常終了してしまうバグです。