c++ - 如何判断 std::vector 是否调整了自身大小，以及如何解释指向 vector 内值的指针不再有效？

Question

我知道如果调整 std::vector 的大小(我相信只是大小增加了)，则 vector 的内存位置将重新定位，以便在堆内存中找到一个真正适合新位置的新位置尺寸。在那种情况下，如果我的指针 A、B 和 C 之前指向 vector 中的元素，它们将指向旧的、已取消分配的内存位置，并且不再有效。

我想知道是否 A:如果发生此类事件时是否有可能收到通知，而无需我明确管理何时调整 std::vector 的大小时，以及 B:如何处理不再引用在内存中的正确位置。

B 部分有点含糊，所以我将缩小我想要使用此行为的用例范围。在我的情况下，我有一个类维护一个对象 vector ，这些对象内部有多个指针，如下所示:

class MultiPointer{
public:
    Type1* t1;
    Type2* t2;
    Type3* t3;
    MultiPointer(Type1*t1, Type2*t2, Type3*t3);
};
...
// attempt to create singleton pattern to make pool of each object type for each class
class Type1{
...
    static vector<Type1> arr1 = ...
}
class Type2{
...
    static vector<Type2> arr2 = ...
}
class Type3{
...
    static vector<Type3> arr3 = ...
}
...

//note, would actually use CRTP to make sure I don't have to type out static vector<TypeN> each time

MultiPointer a(&arr1[0], arr2[0], arr3[0]);
MultiPointer b(&arr1[1], arr2[1], arr3[1]);
MultiPointer c(&arr1[2], arr2[2], arr3[2]);
std::vector<MultiPointer> mpv= {a,b,c};
... insertions into arr1,2,3 ...
//How do I make sure that a, b, and c still point to the same types? 

请注意，在我的情况下，我可以在所有相关的时间访问 arr1->3，因为它是一个静态变量，而且我知道我正在使用的类型。

我的想法是将 arr1 的指针值复制到一个单独的变量中，即

Type1* arr1ptrcpy = &(Type1::arr1[0]);

然后我会在需要的时候检查大小是否改变了，如果大小改变了我会检查指针是否相同(或者只检查指针是否相同)

//ie in main
if(arr1ptrcpy != &(Type1::arr1[0])){
// for each multi pointer in mpv, adjust pointers for arr1. 
...
}

如果我注意到地址发生变化，我会进行指针算术运算以找到旧指针相对于新地址的正确位置。

// in MultiPointer
...
// if pointers don't match for arr1
t1 = (arr1ptrcpy - t1) + Type1::arr1[0];
...
// if pointers don't match for arr2
t2 = (arr2ptrcpy - t2) + Type2::arr2[0];
...
// if pointers don't match for arr3
t2 = (arr3ptrcpy - t3) + Type3::arr3[0];

虽然我可以使用句柄来完成这一切，但这需要运行时开销来取消引用指针，因为我会有很多指针。在这种情况下，与取消引用指针相比，我检查 vector 更改的频率要低得多。如果这可以用迭代器完成，每个迭代器没有额外的内存开销，我也愿意看看如何完成。

编辑:我想提供更多关于我的实际应用程序试图完成什么/它是如何构建的信息。在实际用例中，有多种类型的 MultiPointer，其中一些引用相同的对象，但指针类型不同(因此首先需要指针)并且它们引用的对象在上下文之外的其他地方使用多指针也是如此。

在我的实际应用程序中，“MultiPointer”充当一组对象，这些对象具有附加到这些分组的不同功能。例如，您可能有一个具有 Position* 和 Velocity* 的 PhysicsMultiPointer，以及一个具有 DisplayImage* 和 Position* 的 GraphicMultiPointer。它们都将指向同一个 Position 对象。

第二次编辑:

我应该提到我需要类型 vector 中的所有元素都在连续的内存中，如果不是这种情况，我什至不会为这整个考验而烦恼，因为我只会有指向堆对象的指针，而堆对象不会换地点。

Answer 1

A: If it was possible to be notified when such an event happens, with out me explicitly managing when a std::vector is resized,

没有。

您可以很容易地判断它何时将要发生，但您无法在事后判断它何时发生。 vector 重新分配只会在您执行某些操作使 vector 的大小超过其当前的容量 时发生(或者您调用 shr​​ink_to_fit)。因此，如果您将 4 个项目插入 vector，如果 capacity - size 为 4 或更多，它不会重新分配自身。

现在，你可以使用这个事实来为插入函数构建包装函数/对象，它将检查插入前后的容量并返回它是否发生了变化(如果发生重新分配，则必须增加容量)。

但是，处理此问题的更好方法是简单地……不要让它发生。使用 reserve 函数使容量足够大，您根本不需要重新分配。通过这样做，您将不必关心重置指针等。

请注意，以上仅涵盖由于重新分配而导致的指针失效。如果将对象插入 vector 的中间，指针和引用将失效，但只有那些指向插入点处的元素和所有后续元素的指针/引用。

B: how to deal with the pointers no longer referencing the correct location in memory.

不要使用指针。相反，使用索引。除非你插入到 vector 的中间；索引对此无能为力。

如果索引对您不起作用，那么我会强烈重新考虑使用 vector。如果您非常需要元素的稳定性，那么 list 或 forward_list 似乎是更适合这项工作的工具。或者，如果您有权访问 Boost，boost::stable_vector。