Question

我正在制作一个游戏引擎，需要将std :: vector容器用于游戏中的所有组件和实体。

在脚本中，用户可能需要持有指向实体或组件的指针，可能需要持续检查某种状态。如果向指针指向的向量添加了某些内容并且超出了容量，则我理解向量将分配新内存，并且指向向量中任何元素的每个指针都将变为无效。

考虑到这个问题，我有几个可能的解决方案。在每次push_back到向量之后，检查向量的实际容量是否超过当前容量变量是否可行？如果是这样，获取并覆盖旧指针的旧指针？这可以保证“捕获”执行push_back时使指针无效的每个案例吗？

我发现的另一个解决方案是将索引保存到元素并以这种方式访问它，但我怀疑当你需要不断检查该元素的状态时（每1/60秒）这对性能有害）。

我知道其他容器没有这个问题，但我真的想让它适用于矢量。此外，值得注意的是，我事先并不知道将会有多少实体/组件。

非常感谢任何输入。

Answer 1

当你每秒访问它的元素只有60次时，你不应该担心std :: vector的性能。顺便说一句，在Release编译模式下，std::vector::operator[]正在转换为单个lea操作码。在调试模式下，它通过一些运行时范围检查进行修饰。

Answer 2

如果用户要存储指向对象的指针，为什么甚至将它们包含在向量中？

我不觉得（差的措辞）是一个好主意 - ＆gt;存储指向矢量中对象的指针。（我的意思是创建指向向量元素的指针，即my_ptr =＆amp; my_vec [n];）容器的重点是以容器支持的常规方式引用内容，而不是创建外部指针到容器的元素。

要回答关于是否可以检测到分配的问题，是的，可以，但通过指向元素的指针引用向量的内容仍然是一个坏主意。

如果你对最大尺寸可能增长到什么有所了解，你也可以在创建它时在矢量中保留空间。然后它永远不会调整大小。

编辑：

在阅读其他回复并思考你的问题之后，另一个想法发生了。如果向量是指向对象的指针向量，并且将指向对象的指针传递给客户端，则调整向量大小不会使向量保持的指针无效。问题变得跟踪对象的生命（谁拥有它），这就是为什么使用shared_ptr会有用。

例如：

vector<shared_ptr> my_vec;
my_vec.push_back(stuff);

如果你将向量中包含的指针传递给客户端......

client_ptr = my_vec[3];

矢量调整大小时没有问题。矢量的内容将被保留，my_vec [3]中的任何内容仍将存在。 my_vec [3]指向的对象仍然位于同一地址，my_vec [3]仍将包含该地址。在my_vec [3]获得指针副本的人仍然会有一个有效的指针。

但是，如果你这样做了：

client_ptr = &my_vec[3];

客户端正在解除引用：

*client_ptr->whatever();

你有问题。现在，当my_vec调整大小时，＆amp; my_vec [3]可能不再有效，因此client_ptr指向无处。

Answer 3

如果向指针指向的向量添加了某些内容，则为超出容量，我的理解是矢量会分配新内存和指向任何元素的每个指针向量将变为无效。

我曾写过一些代码来分析超出矢量容量时会发生什么。（你做过这个吗？）这个代码在我的Ubuntu上用g ++ v5系统演示的是std :: vector代码简单地a）使容量加倍，b）将所有元素从旧存储移动到新存储，然后c）清理旧的。也许你的实现是类似的。我认为容量扩展的细节取决于实现。

是的，当push_back（）导致超出容量时，任何指向vector的指针都将失效。

1）我根本不使用指向矢量的指针（你也不应该）。这样就完全消除了问题，因为它根本不会发生。（另请参阅悬空指针）访问std :: vector（或std :: array）元素的正确方法是使用索引（通过 operator []（）方法）。

在任何容量扩展之后，索引中小于先前容量限制的所有元素的索引仍然有效，因为push_back（）在'end'安装了新元素（我认为最高内存已解决。）元素内存位置可能已更改，但元素索引仍然相同。

2）我的做法是，我不会超过容量。是的，我的意思是我能够制定所有问题，以便了解必需最大容量。我从来没有发现这种方法是一个问题。

3）如果向量内容不能包含在系统内存中（我的系统的最佳上限容量大约为3.5 GB），则可能是矢量容器（或任何基于ram的容器）不合适。您必须使用磁盘存储来实现目标，可能使用矢量容器作为缓存。

2017年7月31日更新

从我最新的生命游戏中考虑一些代码。

每个Cell_t（在2-d游戏板上）有8个邻居。

在我的实现中，每个Cell_t都有一个邻居'list'（std :: array或std :: vector，我都试过了），并且在游戏板完全构建之后，每个Cell_t的init（）方法都是跑，填写它的邻居'列表'。

// see Cell_t data attributes
std::array<int, 8> m_neighbors;
// ...

void Cell_t::void init()
  {
     int i = 0;
     m_neighbors[i]   = validCellIndx(m_row-1, m_col-1);  // 1 - up left
     m_neighbors[++i] = validCellIndx(m_row-1, m_col);    // 2 - up
     m_neighbors[++i] = validCellIndx(m_row-1, m_col+1);  // 3 - up right
     m_neighbors[++i] = validCellIndx(m_row,   m_col+1);  // 4 - right
     m_neighbors[++i] = validCellIndx(m_row+1, m_col+1);  // 5 - down right
     m_neighbors[++i] = validCellIndx(m_row+1, m_col);    // 6 - down
     m_neighbors[++i] = validCellIndx(m_row+1, m_col-1);  // 7 - down left
     m_neighbors[++i] = validCellIndx(m_row,   m_col-1);  // 8 - left
     //                 ^^^^^^^^^^^^^- returns info to quickly find cell
  }

m_neighbors [i]中的int值是游戏板向量的索引。为了确定单元的下一个状态，代码'计算邻居的状态。'

注意 - 有些单元格位于游戏板的边缘......在此实现中，validCellIndx（）可以返回一个表示“无邻居”的值（在顶部行的左上方，左上角等）

// multiplier: for 100x200 cells,20,000 * m_generation => ~20,000,000 ops

void countNeighbors(int& aliveNeighbors, int& totalNeighbors)
{
  { /* ... initialize m_count[]s to 0 */ }

  for(auto neighborIndx : m_neighbors ) { // each of 8 neighbors  // 123
     if(no_neighbor != neighborIndx)                              // 8-4
        m_count[ gBoard[neighborIndx].m_state ] += 1;             // 765
     } 

     aliveNeighbors = m_count[ CellALIVE ]; // CellDEAD = 1, CellALIVE
     totalNeighbors = aliveNeighbors + m_count [ CellDEAD ];
} // Cell_Arr_t::countNeighbors

init（）预先计算此单元邻居的索引。 m_neighbors数组包含索引整数，而不是指针。没有指针进入游戏板矢量是微不足道的。

使用矢量时的内存管理

3 个答案: