如何将 QVector<T> 的地址动态存储在另一个 QVector<QVector<T>*> 中？

Question

我正在处理大量数据，例如 100,000 个双精度值，每 100 毫秒左右收集一次。在任何给定时间，我都必须在我的软件中存储 25 个甚至更多这些生成的数据。两者，每次采集的数据长度以及采集次数都因当前情况而异。我不想将我的数据存储为QVector<QVector<double>>，因为QVector 将数据存储在相邻的内存位置，并且每次将QVector<double> 添加到QVector<QVector<double>> 都会导致整个内容被复制到给定的新位置，从而导致巨大的滞后（特别是如果已经有 20 个QVector<double> 存在并且我正在添加第 21 个）。

我的解决方案是将给定数据存储为QVector<QVector<double>*>，即每次数据采集我只是将地址存储到QVector 以进行当前采集。但是，我希望它独立存储在QVector<QVector<double>*> 中，即只要我不清除指针，我就可以访问数据。我无法弄清楚如何做到这一点。我尝试了多种方法。假设我在我的 .h 文件中声明 QVector<QVector<double>*> myVec; 并使用一个函数在每次采集时向其添加新数据（以下函数仅用于测试，这就是我在其中创建数据的原因函数）：

void MainWindow::addData()
{
    myVec << &QVector<double>(0) // Creating a new empty vector and storing it's location
    *myVec[0] << 2.7 << 3.4 << 4.5;
}

这不起作用，大多数时候它会抛出异常，有几次它只是显示一些垃圾值。

void MainWindow::addData()
{
    QVector<double> tempVec; // Create a temprory vector
    tempVec << 2.7 << 3.4 << 4.5;
    myVec << &tempVec;
}

当然，这也不起作用，因为一旦退出 addData()，tempVec 就会被销毁。

void MainWindow::addData()
{
    QVector<double> tempVec; // Create a temprory vector
    tempVec << 2.7 << 3.4 << 4.5;
    myVec << &QVector(tempVec);
}

我认为这会起作用，因为我没有存储tempVec 的地址，而是将tempVec 复制到一个新的QVector 并将其地址分配给myVec，但它也会引发异常。

有什么方法可以将QVector 纯粹作为指针 存储在另一个QVector 中？

Answer 1

您将地址存储到随后被销毁的对象。这意味着您的指针向量包含悬空指针：

void MainWindow::addData()
{
    myVec << &QVector<double>(0);
    // the temporary vector is destroyed here and myVec contains a
    // dangling pointer
    *myVec[0] << 2.7 << 3.4 << 4.5;
}

我很惊讶你的编译器竟然接受了这个代码，因为获取临时地址应该是一个编译错误。为临时命名允许它编译，但它并没有更好，因为你仍然得到一个悬空指针：

void MainWindow::addData()
{
    QVector<double> tempVec(0);
    myVec << &tempVec;
    *myVec[0] << 2.7 << 3.4 << 4.5;
} // <-- tempVec is destroyed here, so you get a dangling pointer

如果您存储指向对象的指针，则需要确保无论何时访问该指针时该对象仍然存在。

解决此问题的一种方法是在存储其地址之前为每个向量分配new。但是，当您不再需要指针时，您需要记住 delete 它。取而代之的是，您可以使用智能指针。 std::unique_ptr 在这种情况下可以完成这项工作，但不幸的是 QVector 无法存储不可复制的元素。所以你需要std::shared_ptr。这样，您不需要将指针存储在 myVec 之外的任何其他位置：

#include <memory>

QVector<std::shared_ptr<QVector<double>>> myVec;

// ...

void MainWindow::addData()
{
    myVec << std::make_shared<QVector<double>>(0);
    *myVec[0].get() << 2.7 << 3.4 << 4.5;
}

如果您不是绝对需要QVector 而可以使用std::vector，我建议您这样做，因为它可以很好地存储std::unique_ptr 元素：

#include <memory>
#include <vector>

std::vector<std::unique_ptr<QVector<double>>> myVec;

// ...

void MainWindow::addData()
{
    myVec.push_back(std::make_unique<QVector<double>>(0));
    *myVec[0].get() << 2.7 << 3.4 << 4.5;
}

如果您确实需要存储原始指针并且不能使用智能指针，那么恐怕您需要自己管理指向的对象，方法是使用 new 分配它们，然后在完成后使用 @ 987654337@ 不再需要它，用delete 清理：

QVector<QVector<double>*> myVec;

// ...

void MainWindow::addData()
{
    myVec << new QVector<double>(0);
    *myVec[0] << 2.7 << 3.4 << 4.5;
}

// Cleanup code you need to call when you no longer need myVec
for (auto ptr : myVec) {
    delete ptr;
}

请记住，如果您从myVec 中删除一个指针或用不同的指针覆盖它，您还需要删除它。这是乏味且容易出错的。当您忘记执行此操作时，就会泄漏内存。所以我建议改用unique_ptr 路由，它会自动为你删除指针。

最后，在您的情况下，这可能更可取，您可以完全避免使用指针并将向量移动到myVec，方法是使用std::move() 将其转换为右值。不确定QVector 与移动语义的配合如何，但std::vector 做得很好，在这种情况下，您可以将std::vector 用于“内部”和“外部”向量。作为优化，如果您知道需要存储的双精度数，您可以使用reserve() 预先分配以避免在添加元素时代价高昂的重新分配：

#include <memory>
#include <vector>

std::vector<std::vector<double>> myVec;

// ...

void MainWindow::addData()
{
    std::vector<double> tmpVec;
    tmpVec.reserve(amount_of_elements);
    
    tmpVec.push_back(2.4);
    tmpVec.push_back(3.7);
    // etc until filled

    myVec.push_back(std::move(tmpVec));
}

如果涉及的对象支持移动语义，则移动时不会执行任何分配或复制。如前所述，std::vector 确实如此。

非常重要：在对象被“移出”之后（在本例中为tmpVec），它处于有效但未指定的状态（通常为空）。