如果 vec.size() == 0，vec.data() 会返回什么？

Question

cppreference 有 std::vector::data 的注释：

返回指向作为元素存储的底层数组的指针。指针使得范围[data(); data() + size()) 始终是有效范围，即使容器为空。

这里的“有效范围”到底是什么意思？如果向量长度为​​零，data() 会返回什么？

具体来说，对于零长度向量：

1. data() 可以是空指针吗？
2. 可以安全地取消引用吗？ （即使它指向垃圾。）
3. 是否保证两个不同（零长度）向量之间存在差异？

我正在使用一个 C 库，它接受数组并且即使对于零长度数组也不允许空指针。但是，如果数组长度为零，它实际上并没有取消引用数组存储指针，它只是检查它是否为NULL。我想确保我可以安全地将data() 传递给这个 C 库，所以唯一相关的问题是上面的 (1)。 (2) 和 (3) 只是出于好奇，以防出现类似情况。

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更新

根据没有转成答案的cmets，我们可以试试下面的方案：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {
    vector<int> v;
    cout << v.data() << endl;

    v.push_back(1);
    cout << v.data() << endl;

    v.pop_back();
    cout << v.data() << endl;

    v.shrink_to_fit();
    cout << v.data() << endl;

    return 0;
}

用我的编译器输出：

0x0
0x7f896b403300
0x7f896b403300
0x0

这表明：

• data() 确实可以是空指针，因此答案是 (1) 是 (2) 否 (3) 否

• 但它并不总是零大小向量的空指针

是的，显然我应该在询问之前尝试一下。

Answer 1

“有效范围”由 [iterator.requirements.general]/7 (C++14) 定义：

“范围[i,j) 有效当且仅当j 可以从i 到达”。

幸运的是，C++ 定义将0 添加到空指针会产生空指针。那么，空指针 reachable 是否可以从空指针中获取？这是由同一部分的第 6 点定义的：

迭代器 j 从迭代器 i 被称为可达，当且仅当表达式 ++i 的应用程序的有限序列使得 i == j。

零长度序列是有限序列，因此data() 可能返回空指针。

因此，您的问题的答案是：

1. data() 可以是空指针吗？

是的

1. 可以安全地取消引用吗？ （即使它指向垃圾。）

否

1. 是否保证两个不同（零长度）向量之间存在差异？

否

Answer 2

评论太长，所以在这里发布。

我希望迭代器对于空序列为 nullptr，因此我对其进行了测试。

#include <iostream>
#include <vector>

void pr(std::vector<int>& v){
    std::cout << &*v.begin() << ", " << &*v.end() << "\n";
} 
// technically UB, but for this experiment I don't feel too bad about it.
// Thanks @Revolver    
int main(int argc, char** argv) {
    std::vector<int> v1;
    std::vector<int> v2;

    pr(v1);
    pr(v2);

    return 0;
}

这确实打印出来了

0, 0
0, 0 

现在对于空容器，有效范围的唯一合理操作是begin() == end()。不，垃圾不能被取消引用，所以 *v.begin() 不是问题。

Answer 3

来自标准：

23.3.6.4 [vector.data]

T* data() noexcept;

const T* data() const noexcept;

返回：[data(),data() + size()) 是有效范围的指针。为一个 非空向量，data() == &front()。

因此，对于空向量，它可以为 null，但不一定是可解引用的，也不一定是唯一的。