如何为 std::vector 分配内存，然后稍后为某些元素调用构造函数？

Question

我正在“现代化”一个（相当老的）C++ 项目，但在这部分遇到了挫折：

旧代码为动态数组分配内存，然后在需要时为元素调用构造函数。我猜想为所有元素调用构造函数代价高昂，所以作者选择了这种方式（性能对这个项目至关重要）。旧代码如下所示（简化）：

struct my_struct {
    my_struct(int x, int y, int z) { /* expensive ctor */ }
};

struct other_class {
    my_struct* arr;
    other_class(int n) {        
        arr = (my_struct*) malloc(n * sizeof(arr[0]);
    }

    void foo(int idx, int a, int b, int c) {
        new (&arr[idx]) my_struct(a, b, c);
    }
};

我将arr 更改为std::vector<my_struct>，并使用std::reserve 来“保留”内存。代码工作正常，通过了所有当前测试，但我知道这不行，因为 std::reserve 不会增加该向量的大小，所以调用 arr.size() 仍将返回 0。这是我的代码：

struct other_class {
    std::vector<my_struct> arr;
    other_class(int n) {        
        arr.reserve(n);
    }

    void foo(int idx, int a, int b, int c) {
        new (&arr[idx]) my_struct(a, b, c);
    }
};

如何让这段代码既快速又安全（假设我不能给my_struct添加一个默认的ctor）？谢谢。

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编辑：这是示例代码。它按预期编译和运行，没有任何警告：http://cpp.sh/8ytwf

Answer 1

但我知道这不好，因为 std::reserve 不会增加该向量的大小

std::reserve 确实增加了向量的容量，当您只想分配内存并稍后推送元素时，这正是您想要的。

向量管理的底层数组的大小不等于向量size()。 size() 返回容器中元素的数量，只要没有 size() == 0。

当你稍后推送元素时，你不需要使用placement new，但你应该使用push_back 或emplace_back。更具体地说，这是错误的：

 new (&arr[idx]) my_struct(a, b, c);

因为您正在访问超出范围的向量（请记住：大小是元素的数量，容量可以更大，但您不能访问大于向量大小的索引）。而是：

 arr.emplace_back(a,b,c);

Answer 2

虽然我更喜欢emplace_back 解决方案，但在这种情况下您可以使用std::optional。这将允许您使用idx 来确定哪个元素填充了有效对象。

struct other_class 
{
    std::vector<std::optional<my_struct>> arr;
    other_class( int n ) : arr( n, std::nullopt )
    { }

    void foo( int idx, int a, int b, int c ) 
    {
        arr.at( idx ).emplace( a, b, c );
    }
};