C++ 的向量如何分配内存

Posted 2023-02-21

【中文标题】C++ 的向量如何分配内存

【英文标题】：How C++'s Vector Allocate Memory

【发布时间】：2019-02-24 15:15:14

【问题描述】：

考虑我的代码，我有向量 P，它的类型是粒子。那么Particle里面也有向量x、v和xBest。

所以，它是向量中的向量。

struct Particle

    vector<double> x;
    vector<double> v;
    vector<double> xBest;
    double fitness;
    double pBest;
;

class Swarm

  public:
    vector<Particle> P;
    Swarm();
;

因为在声明类或结构时编译器不允许我为向量保留内存。像这样：

class Swarm

  public:
    vector<Particle> P(30);
    Swarm();
;

所以，我在构造函数中这样做：

Swarm::Swarm()

    P.reserve(30);
    for(size_t i = 0; i < 30; i++)
    
        P[i].x.reserve(10);
        P[i].v.reserve(10); 
        P[i].xBest.reserve(10);         
    

它的工作。

我对此非常好奇。由于 struct Particle 中向量的大小尚未初始化，因此 Particle 的大小是未知的。但是我可以在 struct Particle 中为 3 个向量保留内存之前为 30 个粒子保留内存！！

这怎么可能？

【问题讨论】：

小心，reserve 只是分配存储空间，它实际上并不创建对象；因此，每个i 的P[I] 都是UB。请改用resize。

vector<Particle> P(30); 在类声明中无效，但在 C++11 及更高版本中，您可以使用 vector<Particle> P30; 和 vector<Particle> P = vector<Particle>(30); 代替。 Proof

【参考方案1】：

这是未定义的行为。当你 reserve 一个向量时，你不会创建对象，所以循环：

for(size_t i = 0; i < 30; i++)

    P[i].x.reserve(10);
    P[i].v.reserve(10); 
    P[i].xBest.reserve(10);         

在不存在的向量上调用reserve。

您不能为不存在的向量预留容量。您需要先创建您的Particles。

【参考方案2】：

在 C++ 中，每个对象所需的存储都是静态已知的，即在编译时。 C++ 中没有 VLA 之类的东西。 std::vector 不直接存储对象，它存储一个指向堆上数组的指针：

template <typename T>
class vector 
    // For illustration purposes only
    T *array;
    std::size_t size;
;

如您所见，向量的大小始终保持不变，无论它指向多少个元素，这就是您的示例（减去 cmets 中提到的 UB）有效的原因。