c++向量对象地址和数据地址混淆

Question

我创建了一个向量 a 并尝试显示 &a 和 &a[0]。地址非常不同。对象地址通常不是与第一个元素地址相同吗？对象内存不是连续的吗？我注意到 &a+1 和 &a 之间的地址差异与整个向量元素的大小完全相同，在这种情况下为 12 个字节。在我看来，它就像是整个向量的副本。

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main(){

    vector<int> a ={3,5,8};
    cout<<"vector object address: "<<&a<<endl;
    cout<<"vector object address +1: "<<&a+1<<endl;
    cout<<"vector data[0] address: "<<&a[0]<<endl;
    cout<<"vector data[1] address: "<<&a[1]<<endl;


    return 0;

}

谁能向我解释一下矢量对象是如何工作的？下面是代码输出：

vector object address: 0034FEBC
vector object address +1: 0034FEC8
vector data[0] address: 007D8208
vector data[1] address: 007D820C

Answer 1

向量的工作方式由实现定义。但是，默认情况下，他们需要将其元素动态存储在免费商店中。这意味着当您创建 std::vector 时，它会分别为其成员获取内存。

可以这样实现：

template<typename T>
class vector
{
public:

    // The returned element will not have the same address as this
    T& operator[](std::size_t n) { return m_begin[n]; } 

private:
    T* m_begin; // start of internal array
    T* m_top;   // end of contained elements
    T* m_end;   // end of internal array
};

注意：上述模型中缺少关键部分

元素的地址直接存储在向量对象中，而不是元素本身。

Answer 2

您所看到的解释是 std::vector 不像原始 c 样式数组那样遵循 array decaying 的相同规则：

#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;

int main() {

    int a[] ={3,5,8};
    cout<<"raw array object address: "<<&a<<endl;
    cout<<"raw array object address +1: "<<&a+1<<endl; // adds sizeof(a)
    cout<<"raw array data[0] address: "<<&a[0]<<endl;  // same as a + 0
    cout<<"raw array data[1] address: "<<&a[1]<<endl;  // same as a + sizeof(int)
}

输出：

raw array object address: 0x7ffd02ca2eb4
raw array object address +1: 0x7ffd02ca2ec0
raw array data[0] address: 0x7ffd02ca2eb4
raw array data[1] address: 0x7ffd02ca2eb8

See live demo

谁能给我解释一下矢量对象是如何工作的？

std::vector 实例是非POD 变量，并且在本地存储中将拥有自己的地址。它只是包装了实际用于存储数据的底层内存地址。 具体是如何定义实现的，但是你可以认为至少有一个interned 指针，一个allocator concept 用于获取内存。 跟踪当前大小并管理复制到重新分配的内存。

std::vector::data() 函数专用于访问有保证的连续内存块。

您应该注意到，您通过上述data() 函数获得的指针并不稳定，并且可能会在std::vector 以某种方式被操纵时失效。

---

还值得一提的是，std::array 在此处与其他标准容器 不同：

#include <iostream>
#include <array>

using std::array;
using std::cout;
using std::endl;

int main() {

    array<int,3> a ={3,5,8};
    cout<<"std::array object address: "<<&a<<endl; // Note these addresses ...
    cout<<"std::array object address +1: "<<&a+1<<endl;
    cout<<"std::array data[0] address: "<<&a[0]<<endl; // are the same
    cout<<"std::array data[1] address: "<<&a[1]<<endl;
}

输出：

std::array object address: 0x7ffe72f1cf24
std::array object address +1: 0x7ffe72f1cf30
std::array data[0] address: 0x7ffe72f1cf24
std::array data[1] address: 0x7ffe72f1cf28

Live demo

Answer 3

向量由两部分组成。一个是对象本身，它是固定大小的。另一个是向量中包含的数据，它是可变的。向量对象的成员之一将是指向向量所包含数据的指针。 &a 返回指向向量对象的指针，&a[0] 返回指向与对象不在相同位置的数据的指针。

&a 为您提供指向向量对象的指针。当您执行&a+1 时，您正在使用指针算法，这将为您提供指向向量数组中下一个向量的指针。由于您没有数组，&a+1 返回一个无效指针，但 C++ 无法知道这一点。