获取 std::vector 指针的更好方法答案

【问题标题】：Better way to get the pointer of std::vector获取 std::vector 指针的更好方法
【发布时间】：2022-12-19 12:10:11
【问题描述】：

由于&v[0]和v.data()提供了相同的方式来访问std::vector的底层指针，我想知道在稳定性和可移植性方面哪种方式是更好的选择？

【问题讨论】：

由于std::vector 提供了一个data() 成员函数，我认为不需要手动获取第一个元素的地址。唯一“更好”的选择是出于可读性目的。 std::vector永远有下标运算符，它永远有一个data()成员，所以在稳定性和便携性方面选择哪个不是问题^^它们基本相同，并且都需要存在标准。
唔。来自cppreference：指针的范围是 [data(); data()+size()) 始终是有效范围，即使容器为空（在这种情况下 data() 不可取消引用）。不确定使用 &v[0] 时是否成立。
@AdrianMole 但是，如果您进一步观察，他们会提到如果向量为空，data() 可能会或可能不会返回 nullptr。我不确定他们的意思“有效的”范围。
@Fareanor 这里有一些讨论：stackoverflow.com/q/25419851/580083。
直到 data 保证有效。有了它，&v[0] 可以导致 UB，而 std::vector::data 保证返回有效的东西（尽管它的返回值是实现定义的）。似乎 data 是正确的方法......尽管在这两种情况下您仍然需要长度检查。

标签： c++ stdvector

【解决方案1】：

来自cppreference：

“返回值
指向底层元素存储的指针。对于非空容器，返回的指针等于第一个元素的地址“.

^强调我的

对于非空的std::vector，v.data() 和&v[0] 比较相等。所以在这一点上，选择哪一个只是一个偏好问题。

但如果我们更仔细地看，我们也可以读到：

“返回指向用作元素存储的底层数组的指针。指针的范围是 [data(); data()+size()) 始终是有效范围，即使容器为空（在这种情况下，data() 不可取消引用）。”

^强调我的

这意味着即使向量为空，您也可以使用任何标准算法处理迭代器，并使用 std::vector::data()（及其大小）返回的指针。
获取第一个元素的地址是不可能的，因为通过下标运算符 std::vector::operator[]() 访问空向量的值是未定义的行为。

知道这一点，我会说，使用std::vector::data() 是最好的选择。

【讨论】：

旁注：当向量为空时，data() 可能会返回空指针值。在这种情况下，size() 为零，因此，data() + size() is well-defined 和 [data()； data()+size()) 仍然是一个有效范围。
@j6t 是的，这正是我最后一段的重点。
@MarkB 为什么效率会降低？两者都是函数调用，data() 基本上只是返回托管指针。我什至希望data() 会快一点，因为不需要指针算法或指针取消引用。但是编译器优化可能会消除这种可能的差异。不管怎样，如果你关心性能，就把它剖析出来，否则，争论它毫无意义。什么是“最佳”取决于给定的标准，并且性能不在 OP 的列表中（但即使是，我怀疑它至少同样有效，甚至更快）。

【解决方案2】：

我尝试使用chat GPT 来回答您的问题。我没有答案，但如果它确实对你有帮助，你也可以考虑在那里提出未来的问题：

一般来说，最好使用data()成员函数来访问 std::vector 的底层指针，而不是使用第一个元素上的寻址运算符 (&)。

更喜欢 data() 的原因之一是它更明确地说明了意图访问向量的基础数据。它也更便携，因为它适用于所有符合标准的实现 std::vector，而仅保证使用地址运算符为 std::vector 这样的连续容器工作。

例如，需要 std::vector 来存储其元素连续地存储在内存中，但不需要将它们存储在一个单块内存。在某些实现中，std::vector 可以使用一个小的缓冲区优化，用于存储小向量内联而不分配堆内存。在这种情况下，使用 address-of 运算符第一个元素不会产生指向元素开头的指针向量使用的连续存储。

下面是一个示例，说明如何使用 data() 访问 std::vector 的基础数据：
 #include <vector>  
 #include <iostream>

 
 int main() {
     std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
  
     int* p = v.data();
     std::cout << "p[0] = " << p[0] << '
';
     std::cout << "p[1] = " << p[1] << '
';
     std::cout << "p[2] = " << p[2] << '
';
     std::cout << "p[3] = " << p[3] << '
';
     std::cout << "p[4] = " << p[4] << '
';
 
     return 0; 
 } 
输出：
p[0] = 1
p[1] = 2
p[2] = 3
p[3] = 4
p[4] = 5

【讨论】：