如何有效地解决C中的off-by-one错误？

Question

我已经编写了一个程序来反转char数组，也可以反转该数组中的单词。该程序几乎可以正常工作，但我认为这是一个错误。我已经尝试过处理与循环计数器相关的数学问题，但还没能解决这个问题。我可以使用什么工具或技术来解决这类问题？我已经尝试了printf语句，还使用了gdb，并对计数器变量进行了监视。

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

void reverse_arr(char *arr, size_t len);
void print_chars(char *arr, size_t len);
void reverse_words(char *arr, size_t len);
int main(int argc, char **argv)
{
    char phrase[] = {'p','e','r','f','e','c','t',' ',
                    'm','a','k','e','s',' ','p','r',
                    'a','c','t','i','c','e'};

        size_t i;

    reverse_arr(phrase, sizeof(phrase));
    reverse_words(phrase,sizeof(phrase));
    print_chars(phrase, sizeof(phrase));

    return EXIT_SUCCESS;
}

void reverse_arr(char *arr, size_t len)
{
    size_t front, tail;
    tail = len-1;
    char tmp;
    for(front = 0; front < len/2; front++, tail--)
    {
        tmp = arr[front];
        arr[front] = arr[tail];
        arr[tail] = tmp;
    }

    return;
}

// 1. Search for a space
// 2. When space is found, that space is the place to stop and indicates all between the start and it are a word
// 3. Now call reverse_arr on the word and calculate the length of the word by subtracting tail - start
// 
void reverse_words(char *arr, size_t len)
{
    size_t tail, start;
    for(tail = start = 0; tail < len; tail++)
    {
        if(arr[tail] == ' ' || tail == len-1)
        {
            reverse_arr(&arr[start], tail - start);
            start = tail+1;
        }
    }
}

void print_chars(char *arr, size_t len)
{
    size_t i;
    for(i = 0; i < len; i++)
    {
        putchar(arr[i]);
    }
    putchar('\n');

    return;
}

这段代码返回practice makes erfectp。很明显，这是一个off-by-one错误，但我花了一些时间在这个问题上，并在其他程序中遇到了类似的C错误。

Answer 1

错误存在于reverse_words中。有时tail索引单词最后一个字符之后的字符，有时tail索引单词本身的最后一个字符。

从reverse_words对reverse_array的调用是：

reverse_arr(&arr[start], tail - start);

如果start对单词的第一个字符进行索引，并且单词中包含tail - start字符，则此方法有效。因此，tail必须索引单词最后一个字符之后的字符。

条件arr[tail] == ' '与此一致，但结束条件不是：(1)循环太快退出，(2)测试tail == len-1也关闭1。

这可以通过再次迭代，并在尝试访问arr[tail]之前检查end条件来解决(以避免索引超过end)：

void reverse_words(char *arr, size_t len)
{
    size_t tail, start;
    for (tail = start = 0; tail <= len; tail++)
    {
        if (tail == len || arr[tail] == ' ')
        {
            reverse_arr(&arr[start], tail - start);
            start = tail+1;
        }
    }
}

注意，循环退出条件现在是<=而不是<，循环内结束测试已经移动了一位，并且循环内检查的顺序颠倒了。