在C++中为什么使用向量的索引运算符被认为是不好的风格？

Question

我正在开发一个使用向量的程序。首先要做的是声明向量。

std::vector<double> x;
x.reserve(10)

顺便问一下，这样做也算是不好的做法吗？我应该只是输入 std::vector<double> x(10) 吗？

然后我开始给向量赋值，并询问它的大小。

for (int i=0; i<10; i++)
{
    x[i]=7.1;
}
std::cout<<x.size()<<std::endl;

我不知道它会返回0，所以经过一些搜索，我发现需要使用push_back方法而不是索引运算符。

for (int i=0; i<10; i++)
{
    x.push_back(7.1);
}
std::cout<<x.size()<<std::endl;

现在它返回10。

所以我想知道的是为什么索引运算符让我可以访问向量x中给定索引处“存储”的值，但不会改变其大小。此外，为什么这样做是不好的实践？

- Nerdrigo

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如果使用索引运算符，不是一种糟糕的风格。那是无意义的。如果没有调整大小就使用reserve +索引运算符是糟糕的样式（或错误的）。索引运算符很快，但没有保护/安全机制。这是唯一的问题。在怀疑或调试时，请使用 vector::at()，如果超出范围，它将抛出异常。 - The Quantum Physicist

@aegar 你从哪里得到了那个信息？有什么可信的参考资料吗？ - πάντα ῥεῖ

如果你想要一个特定的由10个元素组成且值相同的向量，你可以在构造函数中创建它：std::vector<double> x(10, 7.1);。 - Bo Persson

我认为这是不好的风格，因为在Stack Overflow上回答另一个问题时得到了这样的答案（C++ Vector size is returning zero）。我只是想澄清一下，并更深入地了解它是如何工作的。 - Nerdrigo

Answer 1

当你执行x.reserve(10)时，你只是将容量设置为十个元素，但大小仍然为零。

这意味着当你在循环中使用索引运算符时，你会越界(因为大小为零)，并且会出现未定义的行为。

如果你想设置大小，那么可以使用resize或在构造向量时直接告诉它。

std::vector<double> x(10);

关于向量的容量，当你设置它时（例如使用reserve），它会为十个元素（在你的情况下）分配所需的内存。这意味着当你执行push_back操作时，向量数据不会重新分配。

如果你不改变容量，或者添加超过容量的元素，则每个push_back操作可能会导致向量数据的重新分配。

- Some programmer dude

Answer 2

看起来你在问为什么事情变成了现在这个样子。大部分原因是出于效率考虑。

如果x[i]在没有创建值的情况下创建一个值，那么将会对效率产生两次影响。首先，索引操作的调用者应该确保索引不超出向量的当前大小。其次，即使你将要给它赋一个新值，新元素也需要进行默认构造。

拥有reserve和resize的原因类似。对于每个元素都需要进行默认构造的resize。对于像vector<ComplicatedClass>这样的东西，这可能是一件大事。使用reserve是一种优化，完全可选，可以预测向量的最终大小并防止它增长时重新分配内存。

push_back避免了元素的默认构造，因为它已知内容，可以使用移动或复制构造函数。

以上风格都不是错误的，使用适合自己情况的方式。

- Mark Ransom

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非常感谢，您的回答帮助我更好地理解了我的问题。 - Nerdrigo

Answer 3

std::vector<double> x;
x.reserve(10)

BTW, is this also considered bad practice?

不，创建一个空向量并保留内存不是一种不好的做法。

我应该只输入 std::vector<double> (10) 吗？

如果你的意图是初始化包含10个元素的向量，而不是创建一个空向量，则是的，你应该这样做。(如果你的意图是创建一个空向量，则不需要这样做)

Then I proceeded to assign values to the vector, and ask for its size.

for (int i=0; i<10; i++)
{
    x[i]=7.1;

这将产生未定义的行为。不要尝试访问不存在的对象。

所以经过一些搜索，我发现我需要使用push_back方法而不是索引运算符。

这是其中一种选择。另一个选择是使用构造函数来初始化元素：std::vector<double>(10)。还有一种选择是使用std::vector::resize。

为什么在C++中使用向量的索引运算符被认为是不好的风格？

总的来说，并不是不好的风格。但如果你尝试访问的索引处没有元素，则是错误的（而不仅仅是不好的风格）。

- eerorika

Answer 4

我应该只是输入 std::vector<double> x(10) 吗？

绝对是的！

如 @Some programmer dude's answer 中所述，std::vector::reserve() 只影响分配策略而不影响向量的大小。

 std::vector<double> x(10);

实际上等价于

 std::vector<double> x;
 x.resize(10);

- πάντα ῥεῖ

Answer 5

std::vector的括号运算符允许您访问向量中索引i处的项。如果不存在项目i，则无法访问它，无论是用于写入还是读取。

那么我想知道的是，为什么索引运算符让我访问给定索引处在向量x中“存储”的值，但不会改变其大小。

因为它不是设计成那样工作的。可能设计人员认为这种行为并不理想。

请注意，std::vector :: reserve确实为向量保留内存，但实际上不会更改其大小。因此，在调用x.reserve（10）之后，您的向量仍具有0的大小，尽管已分配了10个元素的内部内存。如果现在要添加一个元素，则不能使用括号运算符，而是必须使用std::vector :: push_back。该函数将增加向量的大小一次，然后附加您的项。调用reserve的优点是，在多次调用push_back时不必重新分配向量的内存。

std::vector<double> x;
x.reserve(3);
x.push_back(3);
x.push_back(1);
x.push_back(7);

我认为你想要的行为可以通过使用std::vector::resize函数实现。该函数会像reserve一样保留内存，然后实际更改向量的大小。

std::vector<double> x;
x.resize(3);
x[0] = 3;
x[1] = 1;
x[2] = 7;

前面的代码与以下代码等效：

std::vector<double> x(3);
x[0] = 3;
x[1] = 1;
x[2] = 7;

这里的大小是构造函数参数。以这种方式创建vector会在创建时执行调整大小操作。

- bweber

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非常感谢，我认为你的回答是一个很好的补充，帮助我改进。 - Nerdrigo