为什么std::vector<bool>没有.data()函数？

Question

根据C++11 23.3.7/1的规定，std::vector<bool>的专业化没有声明data()成员（例如在这里和这里提到）。

问题是：为什么std::vector<bool>没有.data()？这与为什么bool向量不在内存中连续存储完全相同。这样做的好处是什么？

为什么不能返回指向bool数组的指针？

- schorsch312

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vector<bool> 允许通过将多个 bool 打包在一个字节中来进行空间优化。 data() 将消除这种优势。 - Jarod42

好处是你使用的内存少了8倍。缺点是你会打乱人们的期望。总的来说，已经得出结论，缺点大于好处。 - nwp

std::vector<bool>有点像邀请岳母来和你同住。看起来可能是个好主意，但最终你会后悔这整个想法。幸运的是我只能责备自己犯了其中一个错误。 - Bathsheba

@Bathsheba，你设计并实现了std::vector<bool>吗？你应该感到羞耻，并且我会向你的岳母举报。 - Martin James

Answer 1

为什么std::vector没有.data()方法？

因为std::vector<bool>在1个字节中存储多个值。

可以将其视为一种压缩存储系统，其中每个布尔值需要1位。因此，内存布局可能看起来像这样：

假设您想要索引一个块以获取一个值，您将如何使用运算符[]？它不能返回bool&（因为它将返回一个字节，该字节存储多个bools），因此您无法将bool*分配给它。换句话说，bool *bool_ptr =&v[0];不是有效的代码，并将导致编译错误。

此外，正确的实现可能没有那个特化并且不执行内存优化（压缩）。因此，data()必须根据实现复制到预期的返回类型（或者标准应该强制执行优化而不仅仅允许它）。

为什么不能返回指向一个bool数组的指针？

因为std::vector<bool>并不是作为bool数组存储的，因此不能直接返回指针。它可以通过将数据复制到一个数组并返回该数组来实现，但这是一种设计选择，他们没有这样做（如果他们这样做了，我认为这适用于所有容器的data()，这将是误导性的）。

不这样做的好处是什么？

内存优化。

通常节省8倍的内存使用量，因为它将多个位存储在单个字节中。确切地说，是CHAR_BIT倍。

- gsamaras

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顺便说一句，正确的实现可能没有那个特化并且不进行内存优化。因此，data()将根据实现需要复制到预期的返回类型。(或者标准应该强制进行优化而不仅仅是允许它)。 - Jarod42

我可以接受这个。顺便说一下，“布局看起来像这样：”可能会看起来如此，因为它是实现特定的（特别是“字节序”）。 - Jarod42

@Bathsheba：我认为标准并不保证最大的打包。它允许每个字节打包8位，而不考虑CHAR_BIT。 - MSalters

在我的看法中，如果你使用模板向量，那么摆脱抽象中的bool并将true|false类型转换为其他类型是最合乎逻辑的做法。否则，代码质量会变得更糟。布尔值就是它了。 - Kalen