在 std::vector::reserve 之后访问原始指针是否安全？答案

【问题标题】：Is accessing the raw pointer after std::vector::reserve safe?在 std::vector::reserve 之后访问原始指针是否安全？
【发布时间】：2011-11-22 14:04:29
【问题描述】：

这有点牵强，但以下代码“安全”（即保证不会导致分段错误）：

std::vector<int> vec(1); // Ensures that &vec[0] is valid
vec.reserve(100);
memset(&vec[0], 0x123, sizeof(int)*100); // Safe?

我意识到这很丑 - 我只想知道它在技术上是否安全，而不是“漂亮”。我猜它的唯一用途可能是忽略存储在给定索引之外的值。

注意！ How can I get the address of the buffer allocated by vector::reserve()? 涵盖了相同的主题，但我更感兴趣的是这是否安全以及这样做是否存在陷阱。

编辑：原始代码错误，将原始 memcpy 替换为 memset。

【问题讨论】：

好吧，这太丑了，太疼了。你为什么这样做？如果你真的需要的话，你不能简单地使用一个数组吗？在这个例子中 100 是固定的，所以你可以在堆栈上使用一个数组，甚至不需要 delete[]ing...
“分段错误”是特定于平台的事件。 C++ 语言没有描述它是什么。语言只说明是否定义了某些东西，如果定义了，做什么。
我对这个问题投了反对票，不是因为我认为这是一个不好的问题，而是因为你没有花足够的时间来确保你问的是你想要问的（原始代码和当前版本中的代码完全不同）。 -2 代表点并不多，但应该提醒你以后要小心一点，因为当你要求其他人花时间回答试图帮助时，如果你稍后重新提出问题，那就是浪费时间开。
如果只考虑这里的 3 行代码，我相信我在 stackoverflow.com/questions/19064318 中的回答表明代码定义明确。

标签： c++ stl vector

【解决方案1】：

不，不安全。

在reserve() 之后，向量保证在到达capacity() 之前不会重新分配存储空间。

但是，标准并没有说明向量实现可以对size() 和capacity() 之间的存储做什么。也许它可以用于一些内部数据——谁知道呢？也许地址空间只是保留，没有映射到实际的 RAM？

访问 [0..size) 之外的元素是未定义的行为。可能对此进行一些硬件检查。

【讨论】：

因指出 为什么 这是一个坏主意而得到支持：保留的内存是 UB 并且不能通过向量“正式”使用，直到它被 resized 或 @ 987654326@/emplaced 到。

【解决方案2】：

向量重新分配使现有指针、引用等无效。保留可以触发重新分配（23.3.6.2，[vector.capacity]），但您正在获取地址在最终重新分配之后的第一个元素（在这种情况下可能根本不会发生，但这不是重点）。所以我认为代码没有问题。

【讨论】：

更新了我的问题以使用 memset 而不是 `memcpy（我的示例不正确）。

【解决方案3】：

首先请注意，您的 memset 会将 0x123 截断为单个字节并写入，而不是写入四字节模式。

那么，不要那样做，直接使用容器：std::vector<int> vec(100, whatever_value_you_want);

但是要回答这个问题，如果编译器不将分配的空间用于任何事情，它可能似乎专门针对 POD 类型工作。当然，如果有人调用resize、insert、push_back 等，它会吹走你已经写入内存的任何内容，并且向量的大小也会出错。没有理由编写这样的代码。

【讨论】：

【解决方案4】：

我认为接受的答案不正确。

如果vector的内容是POD类型（例如问题中的int，或者char等），那么reserve()ed内存是行为良好的对象，标准保证没有应该对size()和capacity()之间的存储做任何意外。

在我的回答https://stackoverflow.com/a/69141237/2791230 中给出了我的论点，并引用了标准。在这里，我特别说明了为什么接受的答案中的问题不能发生。

“也许 [reserve()ed memory] 可以用于一些内部数据。”不，不可能。考虑insert() 元素到向量的末尾，直到reserve()ed 内存被填满。该标准确保除了明显的填充（及其结果，例如更改size()）之外没有任何副作用。因此，如果某些内部数据被insert() 覆盖（这当然是副作用），将违反标准。

“也许地址空间只是保留而不映射到实际 RAM？”这显然是不可能的，因为reserve()ed 内存中已经存在对象，详情请参阅参考答案。

总的来说，我认为人们已经准备好声称某物是 UB。除非参考标准明确指出某物是 UB，否则所有声称“它是 UB”都应表示“我不知道它已定义，所以我认为它是 UB”，因为 UB 的意思是“它在整体标准。”

【讨论】：

您在倒数第二段中的声明不正确。现代操作系统在进行动态内存分配时通常使用惰性内存分配 - 并且仅在以某种非平凡方式使用内存时才实际执行分配（例如，它被覆盖，调用构造函数进行初始化等）。除了索引为0 到.size()-1 的元素之外，C++ 标准也不要求任何对象“活”在由向量管理的内存中（保留或其他）。