c++ - C++ 结构 vector 的内存布局

Question

假设我有一个结构

struct Point
{
    int x;
    int y;
    int z;
};
Point p = {1,2,3};

我知道在内存中它是连续组织的

p = | 1 | 2 | 3 |

如果我有 Point 结构的 std::vector，data() 函数是否也连续返回数组？或者是否还有额外的“东西”？例如

Point p1 = {1,2,3};
Point p2 = {4,5,6};
Point p3 = {7,8,9};
std::vector<Point> points;
points.push_back(p1);
points.push_back(p2);
points.push_back(p3);

调用 points.data() 会返回指向数组的指针，如下所示:

| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8| 9 |
 ^ptr

此外，如果结构稍微复杂一些，包含一个 vector ，比方说

MultiDimPoint
{
    std::vector<int> values;
}

这些 MultiDimPoint 的 vector 是否也是连续的？也就是说，会

MultiDimPoint mdp1;
mdp1.values = std::vector<int>(0,1,2,3);

MultiDimPoint mdp2;
mdp2.values = std::vector<int>(4,5,6,7,8,9);

std::vector<MultiDimPoint> mdp_vec;
mdp_vec.pushback(mdp1);
mdp_vec.pushback(mdp2);

给予

| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8| 9 |
 ^ptr

什么时候调用了mdp_vec.data()？

Answer 1

C++ 标准让每个 C++ 实现定义和使用特定实现所需的结构填充。

出于硬件驱动的对齐目的，您的 C++ 编译器可能会为此结构添加一些填充，这会导致 vector 中此 struct 的实例之间出现一些“间隙”。

话虽如此，对于仅包含普通 int 的类，您不太可能在现代 C++ 实现中遇到这种填充。您可以通过观察此 struct 的 sizeof 与单个 sizeof 来确定您的 C++ 实现是否属于这种情况int.

但是，如果您的目标是编写可在任何 C++ 实现上正常工作的可移植代码，则不应做出任何假设。

现在，当你有一个 vector 作为另一个类的成员，以及这些类的 vector 时，每个类成员中的每个 vector 都完全独立于彼此，并且你无法保证连续类成员中的 vector 会结束up 在一个连续的内存块中。事实上，您几乎可以保证他们不会。