为什么“std::vector<bool>”的大小是 16 字节？答案

【问题标题】：Why is the size of "std::vector<bool>" 16 Byte?为什么“std::vector<bool>”的大小是 16 字节？
【发布时间】：2013-03-26 09:45:09
【问题描述】：

我正在使用 memcpy 将 std:vectors 的内容复制到原始数组。对于 int、float、double 等数据类型，它运行良好。当我开始复制一个布尔向量时，我遇到了一个问题，即我得到了奇怪的值。

首先我开始为一个浮点向量做一个测试输出：

std::vector<float> test1 (3,0);

cout << "Sizeof test1[0] : " << sizeof(test1[0]) << endl
     << "Memoryaddress 0: " << &test1[0] << endl
     << "Memoryaddress 1: " << &test1[1] << endl
     << "Memoryaddress 2: " << &test1[2] << endl;

输出是：

Sizeof test1[0]: 4
Memoryaddress 0: 02793820
Memoryaddress 1: 02793824
Memoryaddress 2: 02793828

这正是我所期望的。浮点大小为 4 字节，到下一个浮点值的距离为 4 字节。当我为 bool 执行此操作时，输出如下所示：

std::vector<bool> test (3,0);

cout << "Sizeof test[0]: " << sizeof(test[0]) << endl
     << "Memoryaddress 0: " << &test[0] << endl
     << "Memoryaddress 1: " << &test[1] << endl
     << "Memoryaddress 2: " << &test[2] << endl;

输出是：

Sizeof test[0]: 16
Memoryaddress 0: 011EF94C
Memoryaddress 1: 011EF93C
Memoryaddress 2: 011EF92C

为什么bool的大小是16 Byte？对我来说，这似乎完全是矫枉过正。对此有解释吗？

【问题讨论】：

&test[0] 不是你想象的那样。检查它的类型！
您的标题具有误导性，您从未真正检查过std::vector<bool> 的大小。
您不能使用小于一个字符的sizeof。 sizeof 运算符以字符大小的整数倍返回大小。
@DavidSchwartz：是的，但这并不能解释为什么它是 16 个字节而不是 1 个。
@DavidSchwartz：除非假设test[0] 是对bool 的引用，就像test1[0] 是对float 的引用一样——如果你不知道，这是一个相当合理的假设关于vector<bool> 专业化。 bool 本身并不是“小于一个字符”，如果大于这个值，会让人感到惊讶。

标签： c++ vector boolean

【解决方案1】：

与vector 的其他特化不同，vector<bool> 不管理bool 对象的动态数组。相反，它应该将布尔值打包成一个位。

由于单个位不可寻址，test[0] 不能简单地引用 bool。相反，它是一个类类型vector<bool>::reference，可以转换为bool（以获取值），并从bool 分配（以修改向量元素）。

这意味着vector<bool> 不完全满足标准容器的要求，如果您需要对其元素的引用或指针，则无法使用。如果您确实需要具有可寻址元素的“真实”容器，请考虑使用vector<char> 或deque<bool>。

【讨论】：

@akristmann 你也可以看看en.cppreference.com/w/cpp/utility/bitset，可能适合你。

【解决方案2】：

std::vector<bool> 是向量的特殊版本，它针对空间进行了优化。

存储不一定是布尔值数组，但库实现可能会优化存储，以便每个值都存储在一个位中。
元素不是使用分配器对象构造的，而是直接在内部存储的适当位上设置它们的值。

【讨论】：