如何获取 vector::reserve() 分配的缓冲区地址？答案

【问题标题】：How can I get the address of the buffer allocated by vector::reserve()?如何获取 vector::reserve() 分配的缓冲区地址？
【发布时间】：2010-07-28 12:32:30
【问题描述】：

我有一个 std::vector 值，我知道它的最大大小，但实际大小在使用过程中会有所不同：

void setupBuffer(const size_t maxSize) {
  myVector.reserve(maxSize);
}

void addToBuffer(const Value& v) {
  myVector.push_back(v);

  if (myVector.size() == maxSize) {
    // process data...
    myVector.clear();
  }
}

但是，在 setupBuffer 中，我需要获取指向 myVector 数据开头的指针。我正在使用第三方库，我必须在其中预先缓存此指针，以便在“处理数据...”部分进行的调用中使用。

void setupBuffer(const size_t maxSize) {
  myVector.reserve(maxSize);

  cachePtr(&(myVector[0])); // doesn't work, obviously
}

我不想预先 resize() 向量，因为我想使用 vector.size() 来表示添加到向量中的元素数。

那么，有没有办法在分配（reserve()）之后但在它有任何元素之前获取指向向量缓冲区的指针？我会想象缓冲区存在（只要我限制 push_back'd 值的数量就不会移动）......也许这不能保证？

【问题讨论】：

为什么需要缓存指针，而不是在需要时安全读取？
我正在使用第 3 方库进行 I/O 到特定文件格式。它的工作方式是通过发送指针和最大大小在库中设置“缓冲区”。然后你可以异步调用例如'write' 将数据刷新到磁盘。我可以在每次达到 maxSize 时设置指针，但这将是额外的开销（我必须测试多少）。不过，好点子。
请注意，此问题询问如何获取指针，但在您拥有该指针后，您可以做什么 的答案会有所不同。有关直接涵盖该问题的问题，请参阅Is accessing the raw pointer after std::vector::reserve safe?

标签： c++ stl vector

【解决方案1】：

除非您超出了保留的容量，否则在调用 reserve 后向量缓冲区将不会移动。您的问题是获取指向第一个元素的指针。显而易见的答案是将单个假条目推送到向量中，获取指向它的指针，然后将其删除。

如果库接受函子而不是指针，则更好的方法是，当它需要访问缓冲区时它会调用它 - 您可以让函子推迟获取地址，直到缓冲区有一些真实的内容。但是，我知道你没有重写库的奢侈。

【讨论】：

是的，这就是我正在做的。谢谢。
好主意，+1 来自我。我想从技术上讲这仍然是未定义的行为，但实际上它可能适用于每个实现。
@sbi 我不明白为什么这会是 UB - 任何参考？
它不比任何 push_back 或 resize 操作更 UB。也就是说，它不是UB。
@sbi: 如果你得到一个指向假元素的指针，移除假元素，然后插入一个真实元素，你得到的指向假元素的指针可以安全地用于参考真实元素（参见§3.8/7）。当然，如果您尝试在删除假元素和插入真实元素之间取消引用指针，那么您肯定有未定义的行为。

【解决方案2】：

没有。不允许访问 fector 中索引大于size 的任何元素。在这里调整大小是您唯一的选择。

你可以做的是这样的：

myvec.resize(SOME_LARGE_VALUE);
myLibrary(&myVec[0]);
myvec.resize(GetSizeUsedByLibrary());

当你调整大小时，向量中的元素不会被破坏，除了那些索引高于新大小的元素。低于 resize 中设置的数字的元素将被单独保留。 Example using std::basic_string, but equally applicable to vector

【讨论】：

是的，这就是我目前正在做的事情：myVector.reserve(maxSize); myVector.resize(1);缓存指针(&myVector[0]); myVector.clear();似乎工作。只是希望有一种更清洁的方法。谢谢。
@Ryan：那是无效的。大概 C API cachePtr 访问了向量的第一个元素，这意味着你有未定义的行为。对于有效行为，您必须保持低于size()，而不是capacity()。它似乎有效；但未定义行为的有效答案是“似乎有效”。

【解决方案3】：

你试过front()吗？此外，您可以 push_back 一个元素，像以前一样获取地址，然后删除它。

所有这些都不能保证，但你可以阅读你的向量的来源，看看它是否适合你，如果你必须这样做。你也可以很容易地滚动你自己的向量，它有一个指向数据的指针并且永远不会移动它。

【讨论】：

不确定 front() 与向量中的 [0] 有何不同，至少基于文档。因为它返回一个引用，所以它必须至少有一个构造对象。
我想我认为是储备创建了它，而 [0] 抱怨访问一个不存在的元素。我想知道 front() 是否检查了边界（我查看的文档没有说）。您可以添加和删除元素。

【解决方案4】：

它周围有很多黑客攻击。但我推荐你有效的方式 - 覆盖分配器，第二个模板参数：

typedef std::vector<MyItem, MyAllocator> myvector_t;

在 MyAllocator 之后提供固定的缓冲区分配，并将这个分配器实例作为向量构造函数的参数传递

【讨论】：

-1 表示未定义的行为。向量在调整大小时将默认构造元素，这将破坏向量旧大小之上的内容，即使使用分配器也是如此。
有趣的建议，但分配并不是真正的问题。更多的是关于如何从 std::vector 中获取指针的 API 问题......不确定自定义分配器是否会有所帮助。
@Billy ONeal - 不，如果大小是众所周知的，那么你应该分配一次缓冲区 - 在分配器的构造函数中。之后必须防止重新分配（例如通过断言）。所有分配都应在分配器的初始缓冲区内执行。
@Ryan - 指向缓冲区的指针不是由向量提供的，而是由分配器提供的。
@Dewfy：是的，使用分配器可以确保缓冲区不会移动。但是当你在向量上调用resize 来修复大小时，它会默认构建整个范围，破坏你的缓冲区。