Question

我一直试图找出一种管理动态数组的有效方法，我可能偶尔会改变它，但是想要经常随机访问和迭代。

我希望能够：

将数组存储在连续数据块中（减少缓存未命中）
单独且独立于数组句柄（指针＆gt;索引）
调整阵列大小（动态）

所以为了实现这一点，我一直在尝试使用std::vector<T>::iterator，并且它工作得非常好，直到最近，当我调整向量（例如调用push_back()）时我正在存储迭代器的。所有迭代器都变得无效，因为它们指向过时的内存。

是否有任何有效的（可能是STL-）方法来保持迭代器指针的最新状态？或者我是否必须手动更新每个迭代器？

这整个方法是否值得？我应该坚持使用指数吗？

编辑：我之前使用过指数并且没问题，但是我改变了我的方法，因为它仍然不好。我总是要把整个数组拖到范围内，索引可以很容易地用于任何数组。也没有完美的方法来定义“NULL”索引（我都不知道）。

更新所有指针以及调整大小操作的选项怎么样？您所要做的就是存储原始vector::begin，调整vector的大小，然后更新所有指向vector.begin() + (ptr - prevBegin)的指针，调整操作已经是您应该避免的事情。

Answer 1

完全实现所有3个目标是不可能的。如果你是完全连续的，那么你有一个有限大小的内存块，获得更多内存的唯一方法是要求更多的内存，这将与你已有的内存不相连。所以你必须至少在某种程度上牺牲至少一个要求：

如果您愿意部分牺牲连续性，可以使用std::deque。这是一种数组数组结构。它不会使引用无效，因为我认为任何增加其大小的操作。它取决于您的数据类型的详细信息，但通常它的性能对于连续数组而言比链表非常接近。做得好但是旧的（5年）基准：https://baptiste-wicht.com/posts/2012/12/cpp-benchmark-vector-list-deque.html。另一种选择是编写一个分块分配器，以便与deque或其他结构一起使用。这是相当多的工作。
如果您可以使用索引，那么您只需使用vector
如果您不需要调整大小，您仍然可以使用vector并且永远不会调整大小。

除非你有充分的理由，否则我会坚持使用指数。如果你的主要性能瓶颈是与大量元素相关的迭代（正如你的连续性要求所暗示的那样），那么整个索引的东西应该是一个非问题。如果你确实有一个很好的理由来避免索引（你还没有说明），那么我会在主循环操作中分析deque与vector，以查看{{更差] 1}}确实如此。它可能勉强更糟，如果deque和deque都不能很好地为您工作，那么下一个替代方案是相当多的工作（可能涉及分配器或自定义数据结构）。

Answer 2

如果您可以使用以下数据结构，则根据您的需要：

std::vector<std::unique_ptr<Foo>>

然后无论向量如何调整大小，如果通过Foo*访问数据，指向foo的指针都不会失效。

当你需要在向量中存储的Foos的数量发生变化时，向量可能需要调整其内部连续内存块的大小，这意味着你指向了向量内的任何迭代器将失效。

（您可以在C ++ 0x迭代器失效规则上阅读更多here）

但是，由于存储在向量中的对象是指向堆中其他位置的对象的指针，因此指向对象（在此示例中为Foo）将不会失效

请注意，向量拥有 Foo（由std::unique_ptr<Foo>提及），而您可以存储非拥有指针{ {1}}保留Foo作为访问Foo*数据的方法。

只要该向量超过您通过Foo访问Foo的需要，那么您将不会遇到任何终身问题。

因此，就您的要求而言：

将数组存储在连续数据块中（减少缓存未命中）

是，Foo*实现此目标

单独且独立于数组句柄（指针＆gt;索引）

是，存储std::vector作为单独访问每个元素的方法，并且保持独立于数组句柄（Foo*）

调整阵列大小（动态）

是，vector::iterator自动完成此操作，在您需要时自动调整大小。

<强>加成：

在向量中使用智能指针（在此示例中为std::vector）意味着内存管理也会自动为您处理。（确保在矢量被销毁后，您不会尝试访问std::unique_ptr 。

修改

在评论中已经指出，在向量中存储Foo*违反了您要求将对象存储在连续内存中的要求（如果确实这就是将数组存储在连续内存，因为向量的基础数组将连续，但访问std::unique_ptr<Foo>对象将导致间接）。

但是，如果您为Foo和vector对象使用合适的分配器（例如竞技场分配器），那么您将更有可能遭受更少的缓存未命中，就像您的{{ 1}}对象将存在于Foo使用的内存附近，因此在迭代向量时有更高的机会进入缓存。

C ++如何管理连续动态数组的迭代器

2 个答案: