使用`std::unique_ptr`时`std::vector`中的数据不同

Question

我编写了一个自定义类来存储图像并最终根据这些图像计算校准，但我遇到了图像存储方式的问题。我有两个执行此操作的重载函数，一个使用cv::imread 从文件中读取图像，另一个使用中间Snapshot 数据结构来保存数据。使用cv::imread 的函数可以正常工作，但使用自定义数据结构的函数不行。我现在正在尝试存储三张图像，问题是当我将图像推入矢量时，第二张图像的数据被复制到第一张中。

这是工作函数：

bool CalibClass::AddImage(const std::string& snapshotPath) {
    cv::Mat img = cv::imread(snapshotPath);

    // _snapshots is a private member declared as a std::vector<cv::Mat>
    _snapshots.push_back(img);

    return true;
}

这是不起作用的功能：

bool CalibClass::AddImage(const ImageSet& snapshot) {

    RGBImage *rgb_image_ptr = snapshot.GetRGBImage();

    std::vector<unsigned char> img_data(rgb_image_ptr->GetData());
    cv::Mat img(rgb_image_ptr->GetHeight(), rgb_image_ptr->GetWidth(), CV_8UC3, img_data.data());

    _snapshots.push_back(img);

    return true;
}

ImageSet 类将图像存储为std::unique_ptr<RGBImage>。 RGBImage 类将图像数据存储为std::vector<unsigned char>。

这是图像从main 加载到类中的方式：

cv::Mat img1 = cv::imread("img1.png");
cv::Mat img2 = cv::imread("img2.png");      
cv::Mat img3 = cv::imread("img3.png");

int length = img1.total() * img1.elemSize();

std::vector<unsigned char> data1;
std::vector<unsigned char> data2;
std::vector<unsigned char> data3;
for (int i = 0; i < length; i++) {
    data1.push_back(img1.data[i]);
}

for (int i = 0; i < length; i++) {
    data2.push_back(img2.data[i]);
}

for (int i = 0; i < length; i++) {
    data3.push_back(img3.data[i]);
}


CalibClass calib_test;

std::unique_ptr<RGBImage> rgb_image_ptr1(new RGBImage(img1.rows, img1.cols, data1));
ImageSet new_snap1(rgb_image_ptr1, nullptr, 0);
calib_test.AddImage(new_snap1);


std::unique_ptr<RGBImage> rgb_image_ptr2(new RGBImage(img2.rows, img2.cols, data2));
ImageSet new_snap2(rgb_image_ptr2, nullptr, 0);
calib_test.AddImage(new_snap2);

std::unique_ptr<RGBImage> rgb_image_ptr3(new RGBImage(img3.rows, img3.cols, data3));
ImageSet new_snap3(rgb_image_ptr3, nullptr, 0);
calib_test.AddImage(new_snap3);

当我在函数内部放置断点并检查_snapshots的内容时，第一个元素是第二个图像，第二个和第三个元素是第三个图像。当我在所有AddImage() 调用后设置断点时，_snapshots 的内容有第二个图像作为第一个元素，第三个图像作为第二个元素，第三个元素有一个带有无效数据的cv::Mat。

这两种方法存储图像不同的原因是什么？解决此问题的方法是什么？

Answer 1

这些症状听起来很像发生了浅拷贝，这意味着第二种方法中的未定义行为，因为向量中的cv::Mat 比img_data 寿命长。让我看看能否找到您使用的构造函数的文档。

找到它here。是的，它做了一个浅拷贝（强调）：

采用数据和步骤参数的矩阵构造函数不分配矩阵数据。相反，他们只是初始化指向指定数据的矩阵头，这意味着没有数据被复制。

因此，当第二种方法将图像推送到_snapshots 时，该图像的数据将保存在局部变量img_data 中。然后函数结束，使该数据无效。因此，当您查看数据时，您会得到未定义的行为。

要解决此问题，您需要确保复制数据。您还需要确保在某个时候释放数据以避免内存泄漏。一种方法是定义一个由cv::Mat 和存储数据的东西组成的类，可能是std::vector<unsigned char>。 （使用后一个成员而不是局部变量 img_data。）起点可能如下：

class MatWrapper {
    public:
        explicit MatWrapper(const RGBImage & rgb_image) :
            data(rgb_image.GetData()),
            image(rgb_image.GetHeight(), rgb_image.GetWidth(), CV_8UC3, data.data())
        {}

    private:
        std::vector<unsigned char> data; // Declaration order matters!
        cv::Mat image;
};