面试题：C语言中如何检测数组越界错误

设计思路

封装数组操作：通过自定义函数来替代直接的数组访问操作，在函数内部进行边界检查。
宏定义简化调用：使用宏定义来简化自定义函数的调用，使其看起来更像常规的数组访问。
记录数组大小：在自定义的数据结构中记录数组的大小，以便在访问时进行越界判断。

核心代码实现

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>

// 自定义数组结构体
typedef struct {
    int *data;
    size_t size;
} SafeArray;

// 初始化安全数组
SafeArray* createSafeArray(size_t size) {
    SafeArray *arr = (SafeArray*)malloc(sizeof(SafeArray));
    if (arr == NULL) {
        perror("malloc");
        return NULL;
    }
    arr->data = (int*)malloc(size * sizeof(int));
    if (arr->data == NULL) {
        perror("malloc");
        free(arr);
        return NULL;
    }
    arr->size = size;
    return arr;
}

// 释放安全数组
void freeSafeArray(SafeArray *arr) {
    if (arr != NULL) {
        free(arr->data);
        free(arr);
    }
}

// 获取安全数组元素
int getElement(SafeArray *arr, size_t index) {
    assert(arr != NULL);
    assert(index < arr->size);
    return arr->data[index];
}

// 设置安全数组元素
void setElement(SafeArray *arr, size_t index, int value) {
    assert(arr != NULL);
    assert(index < arr->size);
    arr->data[index] = value;
}

// 宏定义简化访问
#define SAFE_GET(arr, index) getElement(arr, index)
#define SAFE_SET(arr, index, value) setElement(arr, index, value)

你可以使用以下方式调用：

int main() {
    SafeArray *arr = createSafeArray(5);
    if (arr == NULL) {
        return 1;
    }
    SAFE_SET(arr, 0, 10);
    printf("Element at index 0: %d\n", SAFE_GET(arr, 0));
    freeSafeArray(arr);
    return 0;
}

在这个实现中，SafeArray结构体封装了数组及其大小。createSafeArray函数用于初始化安全数组，freeSafeArray用于释放内存。getElement和setElement函数在访问数组元素前进行越界检查，通过assert来确保程序的健壮性。宏定义SAFE_GET和SAFE_SET简化了对安全数组的访问操作。

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