C++：以数组的方式使用std::vectors是否安全？

Question

我需要一个固定大小的元素数组，并调用需要了解它们在内存中的放置方式的函数，特别是：

• 例如需要知道顶点在哪里、彼此之间的距离等的函数，如glVertexPointer。在我的情况下，顶点将是要存储的元素的成员。

• 为了获得该数组中元素的索引，我更倾向于避免在我的元素内部设置一个index字段，而是通过指针算术来处理（即：Element *x 的索引将是x- &array[0]）--顺便说一句，对我来说这听起来有些麻烦：这是好的做法还是应该做其他事情？

---

对于这个问题使用std::vector安全吗？

某些东西让我认为std::array更合适，但有以下方面需要考虑：

• 我结构体的构造函数和析构函数很少会被调用：我不介意这种开销。

• 我将设置std::vector的容量为我需要的大小（与使用std::array的大小相同），因此不会有由于偶发重分配而产生的任何开销。

• 我不介意std::vector内部结构的一些空间开销。

• 我可以使用调整向量大小的能力（或更好地说：在设置期间选择大小），我认为这是没有办法使用std::array实现的，因为其大小是一个模板参数（太糟糕了：即使使用旧的类似C的数组也可以在堆上动态分配它）。

---

如果std::vector适用于我的目的，我想详细了解与std::array（或纯C数组）相比是否会有一些运行时开销：

我知道，当我增加容器的大小时，它会调用每个元素的默认构造函数（但如果我的数据有一个空的默认构造函数，这应该不会花费任何时间），析构函数也是一样。还有其他需要注意的吗？

- peoro

---

在调用glVertexPointer之后最好不要调整向量的大小，除此之外就没问题了。 - Ben Voigt

可能是将std::vector转换为数组的重复问题。 - mmmmmm

Answer 1

向量保证所有元素都在连续的内存中，因此在您的情况下使用是安全的。与C风格数组相比，可能会有一些性能损失，例如由于向量实现所进行的索引验证。 在大多数情况下，性能取决于其他因素，因此在实际性能测量显示这是一个真正的问题之前，我不会担心这个问题。

正如其他人指出的那样，如果您正在使用指向元素（或迭代器）来访问它，则确保在使用存储在其中的数据时不要重新分配向量。

- villintehaspam

---

标准实际上并不要求元素在连续的内存中存储。 - moinudin

C++03标准规定了这一点。尽管C++98标准未规定，但无论如何都是如此，详情请见http://herbsutter.com/2008/04/07/cringe-not-vectors-are-guaranteed-to-be-contiguous/。 - villintehaspam

@vil 感谢您纠正我，我之前不知道这个变化！ - moinudin

在大多数情况下，性能是由其他因素决定的。 - nimcap

@Martin York：我主要是指Visual Studio 2005中的已检查迭代器（http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa985965.aspx），我们不得不禁用它们以获得某些代码的最佳性能（但在调试构建中当然保持启用）。 - villintehaspam

Answer 2

将std::vector中的数据视为数组进行处理，并使用&v[0]获取指向其开头的指针是可行的。显然，如果进行任何可能重新分配数据的操作，则您的指针可能会失效。

- jcoder

Answer 3

没错，你可以在OpenGL中将它用作数组 :) 例如：

glBufferData( GL_ARRAY_BUFFER_ARB, dataVec.size() * sizeof( dataVec[0] ), &dataVec[0], GL_STATIC_DRAW_ARB );

其中 dataVec 是 std::Vector

- dikamilo

Answer 4

它甚至比在堆栈上有一个数组更安全：你的堆栈有多大？你的数组可能会变得多大（固定大小，但大小可以在以后的版本中增加）？

- stefaanv

Answer 5

如果你真的想要一个std::array，你可以使用boost::array。它就像一个普通的数组，但支持迭代器，并且你可以轻松地将其与STL算法一起使用。

- bcsanches

Answer 6

在多线程环境和动态内存分配中工作可能会导致问题，因为向量通常是连续的内存块，并且指针可能不一定连续！

- Armando