為什麼 C 中的空向量 `vector.size() - 1` 回傳一個大數而不是 -1 ？

理解C 中的向量大小：為什麼Size() - 1 可以產生令人驚訝的結果

在C 中，向量類提供了強大的機制用於管理動態數組。然而，理解 size() 函數的微妙之處至關重要，尤其是在處理空向量時。

考慮以下程式碼片段：

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> value;
    cout << value.size() << endl;  // output 0
    cout << value.size() - 1 << endl;  // output 18446744073709551615
}

雖然第一個 cout 語句正確輸出0，表示空向量，第二條語句產生一個意外大的數字：18446744073709551615。是什麼原因造成的意外行為？

無符號整數表示

理解這個問題的關鍵在於 size_t 類型的本質。 size() 傳迴向量的大小，它是無符號整數型別。無符號整數用於表示非負值，這意味著它們不能儲存負數。

溢位和值錯誤表示

當 size() 函數應用於空向量，它傳回 0。從 0 減 1 會溢出無符號 size_t 值。結果環繞為 size_t 可以表示的最大值：18446744073709551615。

對程式設計的影響

在使用向量時，此行為可能會導致細微的錯誤。例如，當向量為空時，假設 size() - 1 總是回傳 -1 是不安全的。當使用 for 迴圈迭代空向量時，這個問題尤其重要。

為了避免此類問題，建議謹慎使用 size()，並仔細考慮從其值中減去 1 時的邏輯。必要時，應採用替代方法（例如對空向量進行明確檢查）來確保正確的功能。

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