当向量需要更多内存并分配内存时，指针会发生啥？

Posted 2023-02-17

【中文标题】当向量需要更多内存并分配内存时，指针会发生啥？

【英文标题】：What happen to pointers when vectors need more memory and realocate memory?当向量需要更多内存并分配内存时，指针会发生什么？

【发布时间】：2011-11-24 18:01:40

【问题描述】：

当向量需要更多内存时，它会在某个地方重新分配内存，我还不知道在哪里！然后指针变得无效，对此有什么好的解释吗？

我的意思是他们去了哪里，我的容器会发生什么？ （不是链表的）

【问题讨论】：

一些代码来证明这一点会很有用...

我认为这可能是个问题：std::vector<int> foo(10); int *ip = &foo.front();。重新分配可能会使*ip 失效，对吧？但是，您不应该以这种方式滥用 std::vector。使用迭代器。

Protip：使用索引而不是指针。

@zerm 重新分配也会使迭代器无效。顺便说一句，它不会使*ip失效，当然只会使ip失效。

@ChristianRau 是的，对不起，你在这两个方面都是绝对正确的。

【参考方案1】：

简答：一切都会好起来的。不用担心这个，继续工作吧。

中等答案：向向量添加元素或从向量中删除元素会使所有迭代器和引用/指针无效（可能除了从后面删除）。就那么简单。不要引用任何旧的迭代器并在这样的操作之后获取新的迭代器。示例：

std::vector<int> v = get_vector();

int & a = v[6];
int * b = &v[7];
std::vector<int>::iterator c = v.begin();
std::advance(it, 8);

v.resize(100);

现在a、b 和c 都无效：您不能使用 a，也不能取消引用 b 或@987654328 @。

长答案：向量跟踪动态内存。当内存耗尽时，它会在别处分配一个新的、更大的块并复制（或移动）所有旧元素（然后释放旧内存，销毁旧对象）。内存分配和释放由allocator（通常是std::allocator<T>）完成，它通常又调用::operator new() 来获取内存，而后者通常又调用malloc()。详细信息可能会有所不同，具体取决于您的平台。在任何情况下，任何以前持有的引用、指针或迭代器都不再有效（可能是因为它们引用了现在已释放的内存，尽管标准中没有说明为什么它们是无效的）。

【讨论】：

但是……“一切都会好起来的”是什么意思？我认为 OP 考虑使用指针，指向矢量数据？我认为只有他放弃这个想法，一切都会好起来的。

我认为您没有回答实际问题，这是关于矢量数据的指针，在重新分配之前获取。

好吧，我仍然同意反对者（我认为 Macmade 是）的观点，即您应该提到指针会发生什么。或者至少有这样的问题，我宁愿避免说一切都会好起来的。我的意思是，简短的回答是唯一引起关注的部分。

我仍然觉得“一切都会好起来的”有点误导。 :X 我认为在“我有指向向量元素的指针”的上下文中，“没关系”不太好。

从C的角度看一下这个：gist.github.com/1392643当然不行，这样写代码很危险。但我认为 OP 对向量的使用感到困惑，实际上是在询问这种代码在使用向量时是否可以......

【参考方案2】：

当您在vector 中添加或删除项目时，指向其中项目的所有迭代器（和指针）都将失效。如果您需要在向量中存储指向某项的指针，则将向量设为const，或使用其他容器。

vector 存储东西的位置对您来说并不重要。你不需要做任何事情，让它完成它的工作。

【参考方案3】：

当您使用std::vector 时，该类会处理有关内存分配、指针、调整大小等所有细节。

vector 类通过迭代器和引用公开其内容。向量的突变可能会使迭代器和引用失效，因为可能需要重新分配。

使用指针访问内容是有效的，因为vector 类保证将其元素存储在连续的内存位置。显然，由于潜在的重新分配，列表的任何突变都可能使指向其内容的任何指针无效。因此，如果你曾经使用指针访问一个元素，那么一旦你改变了向量，你就必须认为这些指针是无效的。简而言之，同样的规则适用于指向内容的指针，也适用于引用。

如果您想维护对向量中某个项目的引用，并且即使在突变后该引用仍然有效，那么您应该记住索引而不是指针或对该项目的引用。在这种情况下，添加到向量的末尾是完全安全的，并且您的索引值仍然指向同一个元素。

【讨论】：

您可以使用 &vect[0] 访问内部指针...不建议但很有可能。

我有时使用&vect.front()：例如将 OpenGL 顶点存储在 std::vector<float> 中并使用它。但是，最终某些 OpenGL 函数需要float*，所以只需传递&vect.front()。

@David 我的意思是你确实有访问权限，尽管这个答案声称。

@WillBickford 仅当您滥用参考文献时。

@David 大多数时候，您唯一需要知道的是数据是连续存储的（即使您并不总是必须知道），这是您始终知道的事实（假设您知道您正在使用标准 C++）。当标准保证其行为时，我绝对不会称之为滥用。制作指向引用的指针有什么不好的，这绝不是滥用。