为向量分配内存并更改大小而不调用默认构造函数答案

【问题标题】：allocate memory for a vector and change size without calling default constructor为向量分配内存并更改大小而不调用默认构造函数
【发布时间】：2021-04-23 17:56:49
【问题描述】：

我正在使用一个 openssl EVP_PKEY_sign，其中签名缓冲区大小是已知的，可以使用向量进行分配。

size_t SignatureLength;
std::vector<unsigned char> Signature;
EVP_PKEY_sign(EvpPkeyCtx, NULL, &SignatureLength, MessageDigest.data(), MessageDigest.size());
Signature.resize(SignatureLength);
EVP_PKEY_sign(EvpPkeyCtx, Signature.data(), &SignatureLength, MessageDigest.data(), MessageDigest.size());
Signature.resize(SignatureLength);

我正在使用Signature.data() 来获取指向向量使用的缓冲区的原始指针。第一次调用EVP_PKEY_sign 给出了输出签名缓冲区的最大长度。在调用 resize 时，缓冲区会被 0 填满，这会导致额外的开销，使其成为 O(n) 操作，而只需要 O(1) 分配。

另一种方法是调用reserve，但它失败了，因为它只分配内存并再次调用EVP_PKEY_signMessageDigest.size()仍然为零并将其调整为实际签名长度（来自第二次调用）然后将覆盖缓冲区默认值。

这样做的有效方法是什么？

【问题讨论】：

这里的根本问题是两种不同语言之间的互操作，C 和 C++。它相对容易——例如，C++ 和 Python 更难，或者 C 和 Java。但即便如此，由于 C 和 C++ 有不同的方式来管理内存，因此效率会有所下降。

标签： c++ vector stl openssl c++17

【解决方案1】：

签名往往很短。将少量值设置为 0 是一种非常快速的操作，因此对于例如单个分配，尤其是对于充其量具有线性复杂度的签名计算而言，这不太可能是显着的成本。

使用custom allocator 可以避免初始化。

您可以通过使用构造函数在创建向量时分配内存来简化：

EVP_PKEY_sign(EvpPkeyCtx, nullptr, &SignatureLength, ...
std::vector<unsigned char> Signature(SignatureLength);
EVP_PKEY_sign(EvpPkeyCtx, Signature.data(), ...

但这不会影响初始化。

【讨论】：

DefaultInsertable 是值初始化，不是吗？并且非类非数组类型的值初始化将其设置为零。此外，如果不是这样，C++11 的变化将破坏数百万个完全正常的 C++98 程序。
@MSalters 嗯，看起来是这样。我已经修改了答案。

【解决方案2】：

我同意值初始化现在很重要的另一个答案。如果你仍然想绕过它，你可以改用std::unique_ptr<unsigned char[]>：

size_t SignatureLength;

EVP_PKEY_sign(EvpPkeyCtx, NULL, &SignatureLength, MessageDigest.data(), MessageDigest.size());
std::unique_ptr<unsigned char[]> Signature{new char[SignatureLength]};
EVP_PKEY_sign(EvpPkeyCtx, *Signature, &SignatureLength, MessageDigest.data(), MessageDigest.size());

我认为很多时候，std::unique_ptr<T[]> 可以很好地与 C-API 配合使用，而 C-API 将在 C 中与一些手动管理的数组或堆栈缓冲区一起使用。上面的代码有两个小警告：

你有一个原始的new 在那里。这有点难看，但没问题，因为从原始指针构造 std::unique_ptr 不能抛出，而且你没有用 new 调用任何可能抛出的构造函数，所以它永远不会泄漏。如果您使用make_unique，它将初始化数组，与向量相同。
unique_ptr 不知道它自己的大小，因此您必须自己记住这一点或围绕它编写一个包装器。这也意味着您无法将其下方的内存调整为实际长度。但请注意，调整向量的大小也只是减小了向量的大小（基本上写入大小成员变量）并且不会释放任何容量（第二个需要新的分配和整个数据的副本，这可以是相当昂贵）。

【讨论】：