将 std::vector<bool> 传递给外部函数

Question

我正在处理一个无法更改数据类型的库。我需要调用一个带有bool 数组的函数。我正在使用的代码使用std::vector<bool> 来存储布尔值。我已经阅读了很多关于std::vector<bool> 和 SO 相关问题的信息，但我还没有找到最优雅的解决方案来解决我的问题。这是一个性能至关重要的代码。如何以最有效的方式处理这个问题？我可以更改存储在std::vector 中的类型，但我无法逃避使用std::vector。

在我自己的问题中，我必须调用 Fortran 函数，但我用 C++ 制作了一个最小示例来说明问题。

#include <cstdio>
#include <vector>

void print_c_bool(bool* bool_array, size_t n)
{
    for (int i=0; i<n; ++i)
        printf("%d, %d\n", i, bool_array[i]);
}

int main()
{
    // This works.
    bool bool_array[5] = {true, false, false, true, false};
    print_c_bool(bool_array, 5);

    // This is impossible, but how to solve it?
    std::vector<bool> bool_vector {true, false, false, true, false};
    // print_c_bool(bool_vector.data(), bool_vector.size());

    return 0;
}

Answer 1

你知道你必须做什么......创建一个临时的布尔数组并复制值。

auto v = new bool[bool_vector.size()];
std::copy(bool_vector.begin(), bool_vector.end(), v);
print_c_bool(v, bool_vector.size());
delete[] v;

或

auto v = std::make_unique<bool>(bool_vector.size());
std::copy(bool_vector.begin(), bool_vector.end(), v.get());
print_c_bool(v.get(), bool_vector.size());

Answer 2

我可以更改std::vector中存储的类型，但我无法逃脱 使用std::vector。

在这种情况下，您不走运。 std::vector<bool> 不存储布尔数组，它的data() 也不返回指向布尔数组的指针（正如所有其他 std::vectors 为它们各自的数据类型所做的那样）。

您可以玩一些技巧并使用std::vector<uint8_t> 或类似的，尽管即使大小匹配，uint8_t* 也不是bool*！鉴于函数无法更改，您只能通过将数据复制到 bool 数组来避免违反严格别名。

如果您确实关心性能，那么我建议您考虑不使用std::vector<bool>。例如，你真的需要动态尺寸吗？如果不使用std::array。

Answer 3

我尝试使用您的示例使其工作，并且以下（相当肮脏的）解决方案工作正常：

#include <iostream>
#include <vector>

void test_print(bool * arr, size_t s)
{
    for(unsigned int i = 0; i< s; ++i)
        std::cout << i << ": " << (arr[i]?"true\n":"false\n");
    std::cout << std::endl;
}

int main()
{
    bool b_arr[5] = {true, false, false, true, false};
    test_print(b_arr, 5);

    //std::vector <uint8_t> b_vec = {true, false, false, true, false}; // former proposal
    std::vector <char> b_vec = {true, false, false, true, false}; // new proposal
    test_print(reinterpret_cast<bool*>(b_vec.data()), b_vec.size());

    return 0;
}

我得到的输出是：

0：是的
1：假
2：假
3：是的
4：假

0：是的
1：假
2：假
3：是的
4：错误

但是，我不知道它在每个系统/平台上的行为是否都相同。但是，如果您不打算更改您的系统/平台并且它确实适用于您的系统/平台，我认为即使它是一个非常肮脏的解决方案也可以完成这项工作。

实际上，如果我们可以保证sizeof(bool) == sizeof(uint8_t) 并假设true 和false 在内存中分别被视为整数1 和0，则此解决方案将有效，但否则无效。

希望对你有帮助。

编辑：将 uint8_t 替换为 char 类型。

---

EDIT2：

另一个不违反严格别名规则的解决方案是 Kamil Cuk 提到的，即创建一个 Bool 包装器并仍然检查 sizeof(bool) == sizeof(Bool)。

一个可能的实现（只是基线代码）可以是：

struct Bool
{
    bool v;

    Bool(bool bv=false) : v(bv)
    {}
};

然后你就可以写了：

std::vector<Bool> b_vec {true, false, false, true, false};
test_print(reinterpret_cast<bool*>(b_vec.data()), b_vec.size());

它对我有用:)