如何使用未知（类 int）类型作为 std::vector 的索引？答案

【问题标题】：How to use an unknown (int-like) type as index into std::vector?如何使用未知（类 int）类型作为 std::vector 的索引？
【发布时间】：2010-09-22 15:23:57
【问题描述】：

我正在使用Id 类型，它在我正在使用的代码的另一部分中定义：

typedef int Id;

现在我提供了许多对象，每个对象都带有这样的Id，我想使用Id 作为存储这些对象的std::vector 的索引。它可能看起来像这样：

std::vector<SomeObj*> vec(size);
std::pair<Id, SomeObj*> p = GetNext();
vec[p.first] = p.second;

问题是std::vector 使用它自己的类型来索引它的元素：std::vector::size_type（为什么不是模板化的？）。

所以严格来说，使用std::map<Id, SomObj*>会更好，但是这样效率会更低，而且我这里真正需要的是一个数组（我知道所有对象的索引都是连续的，并且以0开头）。另一个问题是typedef int Id 将来可能会更改为typedef long int Id 或类似的......（虽然它是我自己代码的一部分，所以我控制它，但理想情况下我应该被允许更改typedef at一些要点；这就是 typedef 的用途）。

你会如何处理这个问题？也许使用unordered_map<Id, SomeObj*>，其中哈希函数直接使用Id作为哈希键？那会不会降低内存效率？（我不完全明白unordered_map是如何分配空间的，因为事先不知道hash函数的范围？）

【问题讨论】：

你错过了最后一段中的反引号。

标签： c++ data-structures stl vector typedef

【解决方案1】：

您可以将任何整数类型作为std::vector 的索引传递。如果它不匹配std::vector<T>::size_type（通常是unsigned long），则该值将被隐式转换。

【讨论】：

我 90% 确定 vector<T>::size_type 不是unsigned long。相反，它几乎总是std::size_t，在某些计算机上是long 的两倍。
是的，size_type 可能是size_t。但是，这通常是unsigned long。它在我的带有 gcc 的 64 位 linux 系统和我的 32 位 Windows 系统上。
64 位 Windows 是非典型的，因为它是 LLP64，而 64 位 linux 是 LP64。
@Steve：好点；在 64 位 Windows 上，size_t 可能是 unsigned __int64

【解决方案2】：

为什么没有模板化？

因为标准容器被实现为尽可能使用最大的无符号类型。如果在您的实现中size_type 是unsigned int，那么这是有原因的，无论是什么原因阻止了实现者使用更大的类型，如果您要求其他东西[*]，仍然存在。此外，对于您的特定示例，大小类型必须是无符号的，并且您希望使用有符号类型，因此这是支持您想要做的另一项更改。

实际上，标准容器的size_type（几乎？）总是size_t。因此，如果您要求更大的向量，则无法获得，因为向量由连续存储支持。向量将无法分配大于 size_t 字节的数组。

要将您的Id 用作向量索引，您可以依赖隐式转换，也可以显式转换（或许还可以进行显式边界检查），以明确您在做什么。您还可以使用断言来确保Id 不大于size_type。像这样的东西，虽然静态断言可能会更好：

assert(std::numeric_limits<Id>::max() <= std::numeric_limits<std::vector<SomeObj*>::size_type>::max());

如果使用的 Id 值稀疏，map<Id, SomeObj*> 将是一个不错的选择。如果唯一有效的 Id 是 1 和 400,000,000，那么向量将相当浪费内存。

如果它让您感觉更舒服，请记住文字 0 的类型为 int，而不是 vector<SomeObj*>::size_type。大多数人都毫不犹豫地写vec[0]：确实在标准中使用。

[*] 即使这个理由是公正的，“实施者认为 40 亿个元素对任何人来说都足够了”。

【讨论】：

【解决方案3】：

编写您自己的容器包装器，将Id 作为索引类型。在内部使用map 或unordered_map 来实现容器。针对这个包装的程序。如果结果证明这个实现太慢，请在内部切换到 vector 并将您的 Id 索引转换为 vector::size_type（当然也是在内部）。

这是最干净的方法。但实际上，vector::size_type 将是一些非常大的无符号整数类型，因此从Id 到vector::size_type 的转换将始终是安全的（但反之则不然！）。

【讨论】：

【解决方案4】：

问题是，Id 是一个int（更准确地说是signed int），可以是负数。如果 Id 是无符号类型，例如typedef unsigned int Id;，没问题。

如果到目前为止我的理解是正确的，那么我不明白为什么有人要使用负数作为vector（或array）的索引。我错过了什么？

【讨论】：