将 read() 直接用于 C++ std:vector

Question

我正在一些 C++ 中为嵌入式系统封装用户空间 linux 套接字功能（是的，这可能又是在重新发明轮子）。

我想提供一个使用向量的读写实现。

写很容易，我可以通过&myvec[0] 避免不必要的复制。我想做同样的事情并直接读入向量，而不是读入字符缓冲区然后将所有内容复制到新创建的向量中。

现在，我知道我要读取多少数据，并且可以适当分配 (vec.reserve())。我也可以阅读&myvec[0]，尽管这可能是一个非常糟糕的想法。显然这样做不允许 myvec.size 返回任何合理的东西。有没有办法做到这一点：

1. 从安全/C++ 的角度来看并不完全令人讨厌
2. 不涉及数据块的两个副本 - 一次从内核到用户空间，一次从 C char * 样式缓冲区到 C++ 向量。

Answer 1

使用resize() 而不是reserve()。这将正确设置向量的大小——之后，&myvec[0] 像往常一样保证指向一个连续的内存块。

编辑：使用&myvec[0] 作为指向底层数组的指针以进行读写是安全的，并且保证符合 C++ 标准。这是 Herb Sutter has to say:

那么为什么人们不断地询问 std::vector（或 std::array）的元素是否连续存储？最可能的原因是他们想知道是否可以提供指向内部的指针以与处理 C 数组的其他代码共享数据，无论是读取还是写入。这是一种有效的用途，而且它的重要性足以在标准中得到保证。

Answer 2

我将添加一个简短的说明，因为答案已经给出。参数大于当前大小的 resize() 会将元素添加到集合中并默认 - 初始化它们。如果你创造了

std::vector<unsigned char> v;

然后调整大小

v.resize(someSize);

所有无符号字符都将被初始化为 0。顺便说一句，您可以对构造函数做同样的事情

std::vector<unsigned char> v(someSize);

所以理论上它可能比原始数组慢一点，但如果替代方案是无论如何都要复制数组，那就更好了。

Reserve 仅准备内存，因此如果新元素添加到集合中，则无需重新分配，但您无法访问该内存。

您必须获取有关写入向量的元素数量的信息。 vector 对此一无所知。

Answer 3

假设它是一个 POD 结构，请调用 resize 而不是 reserve。如果您真的不希望在填充向量之前将数据清零，则可以定义一个空的默认构造函数。

它有点低级，但是 POD 结构的构造语义是故意模糊的。如果允许memmove 复制构造它们，我不明白为什么不应该使用套接字读取。

编辑：啊，字节，不是结构。好吧，您可以使用相同的技巧，并仅使用 char 和忽略初始化它的默认构造函数定义一个结构......首先是resize。

Answer 4

如果您希望向量反映读取的数据量，请调用resize() 两次。阅读前一次，给自己阅读的空间。再次读取后，将向量的大小设置为实际读取的字节数。 reserve() 不好，因为调用 reserve 不会授予您访问为容量分配的内存的权限。

第一个resize() 会将向量的元素归零，但这不太可能产生很大的性能开销。如果是这样，那么您可以尝试 Potatoswatter 的建议，或者您可以放弃反映所读取数据大小的向量大小，而只需 resize() 一次，然后像分配缓冲区一样重新使用它在 C 中。

就性能而言，如果您在用户模式下从套接字读取数据，很可能您可以轻松处理数据，只要数据进入就可以。如果您要连接到千兆位 LAN 上的另一台机器，或者如果您的机器经常运行 100% 的 CPU 或 100% 的内存带宽。如果您最终还是要阻止 read 调用，那么一点额外的复制或 memsetting 没什么大不了的。

和你一样，我想避免用户空间中的额外副本，但不是出于性能原因，只是因为如果我不这样做，我就不必为它编写代码......