我能否在不进行复制的情况下将std :: vector <char>重新解释为std :: vector <unsigned char>？

Question

我能否在不进行复制的情况下将std :: vector <char>重新解释为std :: vector <unsigned char>？

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我有一个指向std::vector<char>的引用，我想将其作为参数传递给一个接受std::vector<unsigned char>的函数。我能在不复制的情况下做到这一点吗？

我有以下函数并且它可以正常工作；但是我不确定是否实际上发生了复制-有人可以帮助我理解吗？是否可以使用std::move避免复制，或者它已经没有被复制了？

static void showDataBlock(bool usefold, bool usecolor,
            std::vector<char> &chunkdata)  
{
  char* buf = chunkdata.data();                      
  unsigned char* membuf = reinterpret_cast<unsigned char*>(buf); 
  std::vector<unsigned char> vec(membuf, membuf + chunkdata.size()); 
  showDataBlock(usefold, usecolor, vec);   
}

我在考虑我可以写：

std::vector<unsigned char> vec(std::move(membuf),
                               std::move(membuf) + chunkdata.size());

这是否有些过度？实际会发生什么？

- serup

std::vector<unsigned char> vec(membuf, membuf + chunkdata.size()); makes a copy of the data in chunkdata - M.M

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根据showDataBlock的名称，它可能需要重新设计为接受通用的迭代器对。 - M.M

@WhiZTiM: 不是的，有第二个重载函数（没有显示）需要一个std::vector<unsigned char> 作为其第三个参数。不过我想知道为什么这个重载函数使用非 const 引用来接收它的第三个参数。如果另外一个重载函数也使用非 const 引用来接收它的参数，那么它可能会对参数进行修改，而所示代码无法将从 vec 到 chunkdata 的修改进行复制。 - MSalters

@MSalters，请问在this中的强制类型转换是否会像该答案评论中OP所担心的那样抑制某些优化？ - WhiZTiM

@Toby Speight，我认为更改标题实际上使人难以理解我的请求-也许可以用不同的方式进行修改。 - serup

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@serup - 我已经再次编辑了标题；如果您仍然认为它没有帮助，您可以随时[编辑]自己的帖子。 - Toby Speight

6个回答

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“是否可以使用std :: move来避免拷贝，或者是否已经没有进行拷贝操作? ”

你不能在两个不相关的容器之间移动数据。一个“std :: vector ”并不是一个“std :: vector ”，因此没有合法的方式在O（1）时间内将一个容器的内容“移动-转换”到另一个容器中。

您只能复制：

void showData( std::vector<char>& data){
    std::vector<unsigned char> udata(data.begin(), data.end());
    for(auto& x : udata)
        modify( x );
    ....
}

或者实时转换每次访问的内容...

inline unsigned char& as_uchar(char& ch){
    return reinterpret_cast<unsigned char&>(ch);
}

void showDataBlock(std::vector<char>& data){
    for(auto& x : data){
        modify( as_uchar(x) );
    }
}

- WhiZTiM

这个解决方案看起来是正确的，但从性能角度来看可能不太好，所以我决定使用另一个解决方案。 - serup

性能调优的第一条规则是“测量”。然而，对于任何一个好的优化编译器（显然现代版本的Clang、GCC、MSVC、Intel都是），应该不会为转换生成任何代码... 然而，我无法评论优化的影响... MSalters多年前就回答了这个问题。他肯定更有资格评论这种情况是否会抑制某些优化。 - WhiZTiM

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实际上，unsigned char＆是一个特殊情况。基本上，为了让memcpy工作，unsigned char＆必须能够与任何东西别名。因此，现有的modify（unsigned char＆）函数已经阻止了此as_uchar（）方法也会阻止的优化。 - MSalters

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如其他人已经指出，除非更改showDataBlock，否则无法避免复制。

我认为你有两个选择：

1.扩展showDataBlock使其适用于signed char和unsigned char（即将其变为模板）；或者

2.不要将容器作为参数，而是使用迭代器范围。然后，如果value_type为char，可以使用特殊的迭代器将signed char逐个转换为unsigned char元素。

- m8mble

您IP地址为143.198.54.68，由于运营成本限制，当前对于免费用户的使用频率限制为每个IP每72小时10次对话，如需解除限制，请点击左下角设置图标按钮（手机用户先点击左上角菜单按钮）。 - serup

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我猜你又编写了一个重载函数：-

showDataBlock(usefold, usecolor, std::vector<unsigned char> & vec);

你试图将std::vector<T>转换为另一个std::vector<T2>。

无法避免复制。

每个std::vector都有自己的存储空间，粗略地说，它是一个原始指针。
重点是：你不能在多个std::vector之间共享这样的原始指针。
我认为这是设计上的限制。
我认为这是一件好事，否则会浪费CPU来跟踪。

代码...

std::move(membuf)

...移动原始指针=实际上什么也不做。(与传递membuf相同)

为了优化，您应该验证原因:为什么首先要从std::vector<char>转换为std::vector<unsigned char>。

如果创建一个新的类C，可以表示为char和unsigned char，是否更好？(例如C::getChar()和C::getUnsignedChar()，可以...仅存储char但提供其非静态函数作为转换器)

如果这样做没有帮助，建议创建一个新的自定义数据结构。
当需要时，我经常这样做。

然而，在这种情况下，我认为它不需要任何优化。
对我来说没问题，除非它是关键性能代码。

- javaLover

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这是有意设计的。当你想要共享存储空间时，可以使用 std::shared_ptr，而且你还可以同时使用两者：std::shared_ptr<std::vector<char>>。 - MSalters

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@MSalters 先生说得好！std::shared_ptr<std::vector<char>> 是很酷的符号。......“这是有意而为之的。” <-- 如果我可以看到古老的C++社区会议文件，那就太好了。..... 顺便问一下，您是否在某些实际情况下使用它(shared_ptr<vector<T>>)？您是否封装它？我很好奇。 :) - javaLover

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我想不起来具体的案例，但这并不是什么奇怪的代码。例如，当你有一个发送者和一个接收者，并且它们共享缓冲区时，你会期望接收者有一个 std::shared_ptr<vector<T>>，而发送者有一个 std::weak_ptr<std::vector<T>>。（发送者在接收者退出后不需要保持缓冲区的存活） - MSalters

-1

unsigned char和char是不相关的类型。我认为它们在这种情况下足够相似（相同大小的POD），可以通过重新解释整个模板类来摆脱它们。

static void showDataBlock(bool usefold, bool usecolor,
            std::vector<char> &chunkdata)  
{
  showDataBlock(usefold, usecolor, reinterpret_cast< std::vector<unsigned char>&>(chunkdata));   
}

然而，我倾向于发现这些问题是由于没有设计最佳架构所致。从更大的角度来看，了解这个软件应该做什么，以确定为什么需要处理有符号和无符号字符数据块。

- ichidan

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我最终做了这样的事情：

static void showDataBlock(bool usefold,bool usecolor, std::vector<char> chunkdata)
{                                                                                                                           
    std::vector<unsigned char>&cache = reinterpret_cast<std::vector<unsigned char>&>(chunkdata);                                              
    showDataBlock(usefold, usecolor, cache);    
}                                                                             

static bool showDataBlock(bool usefold,bool usecolor, std::vector<unsigned char> &chunkdata)   
{
    // showing the data
}

这个解决方案允许我将向量作为引用或正常方式传递，看起来它正在工作 - 如果它是最好的解决方案，我不知道，但是你们都提出了一些非常好的建议 - 谢谢大家

我同意我无法避免复制，所以我让复制通过正常参数传递完成

如果您认为这个解决方案有问题，请在评论中提供更好的解决方案，而不仅仅是点踩

- serup

这个解决方案基于他人的建议和反复试错，因此它是一个严肃的解决方案并且有效。 - serup

如果您投反对票，请写下原因 - 否则您并不是真正认真的。 - serup

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std::vector<char>和std::vector<unsigned char>是两个完全无关的类（尽管它们是从同一个模板生成的）。它们之间的reinterpret_cast是未定义行为。 - bolov

@bolov，未定义的行为是否与ref指针的传递方式有关？ - serup

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- bolov · Accepted Answer

如果您有一个类型为std::vector<T1>的v1，并且需要一个类型为std::vector<T2>的v2，即使T1和T2类似（例如char和unsigned char），也无法避免复制数据。

请使用标准库：

std::vector<unsigned char> v2;
std::copy(v1.begin(), v1.end(), std::back_inserter(v2));

唯一可行的方法是以某种方式仅使用一种类型：如果可能，从一开始就获取std::vector<T2>，或者从现在开始使用std::vector<T1>（也许添加一个处理它的重载）。或者创建可以处理任何[连续]容器的通用代码（模板）。

我认为reinterpret_cast和std::move应该可以避免复制
不，不行
请详细说明-为什么不行？

向量只能从相同类型的另一个向量中窃取资源（移动数据）。这就是其接口设计的方式。

要做到你想要的，您需要一个release()方法，该方法将释放底层数据的向量所有权并将其作为（唯一的）指针返回，并且一个移动构造函数/赋值运算符，该函数将从（唯一的）指针获取底层数据。（即使这样，您仍然需要一个reinterpret_cast，这是...危险区域）

std::vector没有这些功能。也许它应该有。但它没有。