reinterpret_cast 如何用于展平 std::vector？

Question

我想将包含多个整数的结构的std::vector 表示为整数的“扁平化” 向量，不复制数据。

我用reinterpret_cast 尝试了一些东西，如下所示：

#include <vector>
#include <iostream>

struct Tuple
{
    int a, b, c;
};

int main()
{
    // init
    std::vector<Tuple> vec1(5);
    for(size_t i=0; i<vec1.size(); ++i)
    {
        vec1[i].a = 3 * i + 0;
        vec1[i].b = 3 * i + 1;
        vec1[i].c = 3 * i + 2;
    }   

    // flattening
    std::vector<int>* vec2 = reinterpret_cast<std::vector<int>*>(&vec1);

    // print
    std::cout << "vec1 (" << vec1.size() << ")  : ";
    for(size_t i=0; i<vec1.size(); ++i)
    {
        std::cout << vec1.at(i).a << " " << vec1.at(i).b << " " << vec1.at(i).c << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "vec2 (" << vec2->size() << ") : ";
    for (size_t j = 0; j < vec2->size(); ++j)
    {
        std::cout << vec2->at(j) << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

效果很好，因为输出是：

vec1 (5)  : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
vec2 (15) : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 

我的问题是：

• 此行为是否依赖于编译器？ （我使用的是g++ 6.3.0）
• vec2 如何知道向量的大小是15 而不是5？
• 他们是否有任何其他解决方案避免使用reinterpret_cast？ （如果我“不小心”将double 成员添加到Tuple，则可能很难跟踪由此产生的问题...）
• 如果vec1 有一个特定的分配器：std::vector<Tuple,A<Tuple>>，那么vec2 的类型应该是什么？ std::vector<int> 或 std::vector<int,A<int>> 或 std::vector<int,A<Tuple>>？

Answer 1

您不能合法地将整个向量重新解释为不同类型的向量。但是您可以合法地将指向结构的指针转换为指向该结构的第一个元素的指针。所以这行得通：

std::vector<Tuple> vec1(5);
int* vec2 = &vec1.front().a;
size_t vec2_size = vec1.size() * sizeof(vec1[0]) / sizeof(vec2[0]);

for (size_t j = 0; j < vec2_size; ++j)
{
    std::cout << vec2[j] << " ";
}

您需要确保Tuple 中没有填充，所以：

static_assert(sizeof(Tuple) == 3 * sizeof(int), "Tuple must be 3 ints");

要回答您的项目符号问题：

• 此行为是否依赖于编译器？
  • 您的代码是非法的。
• vec2 如何知道向量的大小是 15 而不是 5？
  • 你很幸运，你的代码是非法的。
• 他们是否还有其他避免使用 reinterpret_cast 的解决方案？
  • 见上文。
• 如果 vec1 有一个特定的分配器：std::vector>，那么 vec2 的类型应该是什么？
  • 同上，int*。