Question

我很好奇这种事情是否合法：

std::vector<some_class_type> vec;
vec.reserve(10);
some_class_type* ptr = vec.data() + 3; // that object doesn't exist yet

请注意，我没有尝试访问指向的值。

这是标准对data()所说的内容，但我不确定它是否相关：

返回：指针使[data(),data() + size())有效范围。对于非空向量data() == &front()。

Answer 1

您提供的示例未显示任何立即未定义的行为。根据标准，因为您保留的元素数量大于向量的当前容量，将重新分配。由于分配发生在调用reserve的位置，data()返回的指针本身有效。

23.3.6.3/2（强调我的）

效果：一种指令，通知向量计划的大小更改，以便它可以相应地管理存储分配。在reserve（）之后，如果重新分配，capacity（）大于或等于reserve的参数;并且等于capacity（）的先前值。 当且仅当当前容量小于reserve（）的参数时，才会发生重新分配。如果除了非CopyInsertable类型的move构造函数之外抛出异常，则没有效果。

但是，如果在添加指针位于data() + size()之外的足够元素之前尝试取消引用指针，或者如果添加的时间超过capacity()，则会发生未定义的行为。

Answer 2

data 必须返回一个指向有效范围 ([vector.data]) 的指针。指向该范围的指针，包括指向该范围最后一个元素的指针，在下一次重新分配之前必须保持稳定。当 size() 为零时，data() 指向空范围的末尾，这是一个完全有效的要保留的指针（但当然不能取消引用）。
由于 data 必须在接下来的 10 次插入中保持稳定，因此我们可以假设获得了一个大小和对齐合适的存储区域，用于在其中放置 10 个元素的数组，并且 data 指向那个地区的开始。也就是说，实现必须调用一个分配函数并将内部数据指针设置为它的返回值。（标准中没有直接指示这一定是真的，但我无法想象它可能是假的情况。我假设标准要求的重新分配 ([vector.capacity]) 实际上调用了一个分配函数，例如作为 ::operator new 或 std::malloc，否则称此操作为“重新分配”将相当可疑。无论如何，似乎无法避免在任何当前架构上进行此类分配）。
任何此类存储区域实际上都包含一个适当大小 ([intro.object]) 的实时数组（尽管不一定是实时数组元素，具体取决于元素类型）。此类数组中的指针算术是有效的，即使解引用结果指针不一定有效。

Answer 3

在STL的大多数实现中，空向量的reserve将触发重新分配并确保您指向的数据被拥有/管理。

调整向量大小时，数据的位置（data()返回的指针的值）可能会发生变化。持有一个指针本身当然是合法的，取消引用它以进行读取，而未初始化当然是未定义的，如果你能保证，在初始化后取消它只是合法你的矢量没有调整大小，因此你分配的范围仍然在同一个地方。

增加指向malloc＆＃39; d的数据的指针很好。在此示例中，您执行指针运算以保存指向您知道已由std::vector分配的数据的指针。无论指针指向的元素是否曾被初始化，调整大小操作都会出现问题，因为它可能会释放您指向的内存。

Answer 4

绝对否：您的指针不能被认为是有效的。在这里证明它是UB：

标准说明了reserve()具有以下效果的capactity（23.3.6.3）：

指示通知计划更改大小的向量，因此它可以相应地管理存储分配。后 reserve（），capacity（）大于或等于reserve的参数如果重新分配;并且等于容量的先前值（）除此以外。此时重新分配发生，当且仅当当前容量小于reserve（）的参数。

因此，该标准保证如果分配了某些东西且容量不足，则必须在此时进行重新分配。但仅此而已。

这个措辞让实现以其他方式管理空向量。例如，可以完全想象一个实现可能不会为刚刚创建的空向量分配内存，并且仅在添加第一个元素时分配所需的容量（“延迟分配”策略）。

在这种情况下，您的示例将导致指向无效地址的指针。

重要编辑： 有些人可能认为“ if if only only if ”子句将确保必须在示例中进行分配，因为新容量将大于初始容量。但是，该标准 没有对矢量 的初始容量做出任何声明。使用面向集团的懒惰分配策略的实现（即通过最小的集合管理容量，比如10个项目）将符合标准并导致您的示例指向无效地址，如上所述。

Answer 5

当然，这是合法的。您提到的引用无关紧要，因为 size 不等于 reserve 提供的“保留空间”。您也可以在 vec.data()+3 之前初始化 vec[0]，但不会更新向量的“大小”变量。

因此，尽管使用 vector 非常不受欢迎，但 vector 只不过是动态分配数组的一个瘦包装器，以这种方式滥用 vector 并不违法。

经验法则：一旦您使用 vector::data() 函数，您就做错了事。

有一个指向保留向量元素的指针是否合法？

5 个答案: