创建一个固定大小的 std::vector 并写入元素

Question

在 C++ 中，我希望分配一个固定大小（但大小在运行时确定）std::vector，然后写入该向量中的元素。这是我正在使用的代码：

int b = 30;
const std::vector<int> test(b);
int &a = test[3];

但是，这给了我一个编译器（MSVC 2010 Pro）错误：

错误 C2440：“正在初始化”：无法从“const int”转换为“int &”。转换丢失限定符。

我对 const 的理解是，它使类的所有成员变量都成为常量。例如，以下工作正常：

class myvec
{
public:
    myvec(int num) : ptr_m(new int[num]) {};
    ~myvec() { delete ptr_m; }
    void resize(int num) { delete ptr_m; ptr_m = new int[num]; }
    int & operator[] (int i) const { return ptr_m[i]; }
    int *ptr_m;
};

const myvec test(30);
int &a = test[3]; // This is fine, as desired
test.resize(10); // Error here, as expected

因此，std::vector 似乎将容器的 const-ness 传播到向量的元素，这似乎很奇怪，因为如果我希望元素为 const，我会使用 std::vector<const int>。因此，这让我觉得这是 std::vector 的一个缺点。

无论如何，如何创建一个std::vector，其大小在构造后无法更改，但其元素可以写入？

Answer 1

如果不编写自己的包装类，这是不可能的。如果你想使用一个普通的std::vector，你必须依靠自律，不要直接或间接使用成员函数insert()、push_back()或emplace_back()（例如通过back_inserter）。

请注意，目前有针对新 C++14 标准的 dynamic arrays 提案：

[...] 我们建议为数组定义一个新工具，其中 元素在构造时受到约束。我们称这些动态数组， 动态数组。

该提案实际上附带了一个参考实现，您可以在自己的代码中使用它（请确保暂时将namespace std 更改为其他内容）。

namespace std {
template< class T >
struct dynarray
{
    // types:
    typedef       T                               value_type;
    typedef       T&                              reference;
    typedef const T&                              const_reference;
    typedef       T*                              iterator;
    typedef const T*                              const_iterator;
    typedef std::reverse_iterator<iterator>       reverse_iterator;
    typedef std::reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
    typedef size_t                                size_type;
    typedef ptrdiff_t                             difference_type;

    // fields:
private:
    T*        store;
    size_type count;

    // helper functions:
    void check(size_type n)
        { if ( n >= count ) throw out_of_range("dynarray"); }
    T* alloc(size_type n)
        { if ( n > std::numeric_limits<size_type>::max()/sizeof(T) )
              throw std::bad_array_length();
          return reinterpret_cast<T*>( new char[ n*sizeof(T) ] ); }

public:
    // construct and destruct:
    dynarray() = delete;
    const dynarray operator=(const dynarray&) = delete;

    explicit dynarray(size_type c)
        : store( alloc( c ) ), count( c )
        { size_type i;
          try {
              for ( size_type i = 0; i < count; ++i )
                  new (store+i) T;
          } catch ( ... ) {
              for ( ; i > 0; --i )
                 (store+(i-1))->~T();
              throw;
          } }

    dynarray(const dynarray& d)
        : store( alloc( d.count ) ), count( d.count )
        { try { uninitialized_copy( d.begin(), d.end(), begin() ); }
          catch ( ... ) { delete store; throw; } }

    ~dynarray()
        { for ( size_type i = 0; i < count; ++i )
              (store+i)->~T();
          delete[] store; }

    // iterators:
    iterator       begin()        { return store; }
    const_iterator begin()  const { return store; }
    const_iterator cbegin() const { return store; }
    iterator       end()          { return store + count; }
    const_iterator end()    const { return store + count; }
    const_iterator cend()   const { return store + count; }

    reverse_iterator       rbegin()       
        { return reverse_iterator(end()); }
    const_reverse_iterator rbegin()  const
        { return reverse_iterator(end()); }
    reverse_iterator       rend()         
        { return reverse_iterator(begin()); }
    const_reverse_iterator rend()    const
        { return reverse_iterator(begin()); }

    // capacity:
    size_type size()     const { return count; }
    size_type max_size() const { return count; }
    bool      empty()    const { return count == 0; }

    // element access:
    reference       operator[](size_type n)       { return store[n]; }
    const_reference operator[](size_type n) const { return store[n]; }

    reference       front()       { return store[0]; }
    const_reference front() const { return store[0]; }
    reference       back()        { return store[count-1]; }
    const_reference back()  const { return store[count-1]; }

    const_reference at(size_type n) const { check(n); return store[n]; }
    reference       at(size_type n)       { check(n); return store[n]; }

    // data access:
    T*       data()       { return store; }
    const T* data() const { return store; }
};

} // namespace std

Answer 2

实际的错误是因为您将向量声明为常量，这意味着您永远无法更改内容。

然后，当您尝试获取对向量中条目的非常量引用时，编译器会告诉您不能这样做，因为您可以更改存储在向量中的常量值。

---

至于创建一个大小可以在运行时固定，但在向量创建后不能改变大小的向量，那么你必须创建一个容器适配器。基本上你必须在另一个容器周围创建一个包装器，就像例如std::stack 会。

Answer 3

直接的答案是你不能这样做：你不能将向量定义为 const 然后向它​​添加成员。

正如其他人所指出的，新标准提供了数组类，这可能更适合您正在做的事情。

如果您对固定长度感兴趣，您可能感兴趣的向量中最相关的方法是reserve()，它会将vector<> 设置为给定参数的大小，从而无需进行向量扩展。

如果您不能使用 Std C++11，那么您需要创建一个不允许您修改向量的包装类。例如：

#include <vector>
#include <iostream>
#include <exception>
#include <stdexcept>
using namespace std;

template <typename T>
class FinalVector {
public:
    FinalVector(unsigned int size)
        { v.reserve( size ); }
    const T &at(unsigned int i) const
        { return v.at( i ); }
    T &at(unsigned int i)
        { return v.at( i ); }
    T &operator[](unsigned int i)
        { return at( i ); }
    const T &operator[](unsigned int i) const
        { return at( i ); }
    void push_back(const T &x);
    size_t size() const
        { return v.size(); }
    size_t capacity() const
        { return v.size(); }
private:
    std::vector<T> v;
};

template<typename T>
void FinalVector<T>::push_back(const T &x)
{
    if ( v.size() < v.capacity() ) {
        v.push_back( x );
    } else {
        throw runtime_error( "vector size exceeded" );
    }
}

int main()
{
    FinalVector<int> v( 3 );

    v.push_back( 1 );
    v.push_back( 2 );
    v.push_back( 3 );

    for(size_t i = 0; i < v.size(); ++i) {
        cout << v[ i ] << endl;
    }
}

希望这会有所帮助。