如何判断 std::vector 是否调整了自身的大小，以及如何说明指向向量内的值的指针不再有效？

Question

我明白，如果 std::vector 被调整大小（我相信只是大小增加了），向量的内存位置将被重新定位，以便在堆内存中找到一个新的位置，这实际上将适合新尺寸。在那种情况下，如果我的指针 A、B 和 C 之前指向向量中的元素，它们将指向旧的、已取消分配的内存位置，并且不再有效。

我想知道 A：是否可以在发生此类事件时收到通知，而无需我明确管理何时调整 std::vector 大小，以及 B：如何处理指针否不再引用内存中的正确位置。

B 部分有点含糊，所以我将缩小我想要使用此行为的用例范围。在我的情况下，我有一个 class 维护一个对象向量，这些对象内部有多个指针，如下所示：

class MultiPointer{
public:
    Type1* t1;
    Type2* t2;
    Type3* t3;
    MultiPointer(Type1*t1, Type2*t2, Type3*t3);
};
...
// attempt to create singleton pattern to make pool of each object type for each class
class Type1{
...
    static vector<Type1> arr1 = ...
}
class Type2{
...
    static vector<Type2> arr2 = ...
}
class Type3{
...
    static vector<Type3> arr3 = ...
}
...

//note, would actually use CRTP to make sure I don't have to type out static vector<TypeN> each time

MultiPointer a(&arr1[0], arr2[0], arr3[0]);
MultiPointer b(&arr1[1], arr2[1], arr3[1]);
MultiPointer c(&arr1[2], arr2[2], arr3[2]);
std::vector<MultiPointer> mpv= {a,b,c};
... insertions into arr1,2,3 ...
//How do I make sure that a, b, and c still point to the same types?

请注意，在我的情况下，我可以随时访问 arr1->3 相关的内容，因为它是一个静态变量，而且我知道我正在使用的类型。

我的想法是将 arr1 的指针值复制到一个单独的变量中，即

Type1* arr1ptrcpy = &(Type1::arr1[0]);

然后我会在需要的时候检查大小是否改变了，如果大小改变了我会检查指针是否相同（或者只检查指针是否相同）

//ie in main
if(arr1ptrcpy != &(Type1::arr1[0])){
// for each multi pointer in mpv, adjust pointers for arr1. 
...
}

如果我注意到地址发生变化，我会进行指针算术运算以找到旧指针相对于新地址的正确位置。

// in MultiPointer
...
// if pointers don't match for arr1
t1 = (arr1ptrcpy - t1) + Type1::arr1[0];
...
// if pointers don't match for arr2
t2 = (arr2ptrcpy - t2) + Type2::arr2[0];
...
// if pointers don't match for arr3
t2 = (arr3ptrcpy - t3) + Type3::arr3[0];

虽然我可以使用句柄来完成这一切，但这需要运行时开销来取消引用指针，我会有很多指针。在这种情况下，与取消引用指针相比，我检查向量更改的频率要低得多。如果这可以用迭代器完成，每个迭代器没有额外的内存开销，我也愿意看看如何完成。

编辑：我想提供更多关于我的实际应用程序试图完成什么/它是如何构建的信息。在实际用例中，有多种类型的 MultiPointer，其中一些引用相同的对象，但指针类型不同（因此首先需要指针）并且它们引用的对象在上下文之外的其他地方使用多指针也是如此。

在我的实际应用程序中，'MultiPointer' 充当一组对象，这些对象具有附加到这些分组的不同功能。例如，您可能有一个具有 Position* 和 Velocity* 的 PhysicsMultiPointer，以及一个具有 DisplayImage* 和 Position* 的 GraphicMultiPointer。它们都将指向同一个 Position 对象。

第二次编辑：

我应该提一下，我需要类型向量中的所有元素都在连续的内存中，如果不是这种情况，我什至不会为这整个考验而烦恼，因为我只会有指向堆对象的指针，而堆对象不会'改变位置。

Answer 1

要在向量中的内部指针更改时得到通知，可以换行std::vector。您需要挂钩函数 push_back()、emplace_back()、resize()、shrink_to_fit()（只需禁用那个）、reserve() 和 insert() .只需检查之前和之后的 data() 就足够了，如果它发生变化则调用回调。

Answer 2

A: If it was possible to be notified when such an event happens, with out me explicitly managing when a std::vector is resized,

没有

您可以很容易地判断它何时会发生，但您无法在事后判断它何时发生。 vector 重新分配仅在您执行某些操作使 vector 的大小超过其当前 capacity（或者您调用 shrink_to_fit）时才会发生。因此，如果您将 4 个项目插入 vector，如果容量大小为 4 或更大，它不会重新分配自身。

现在，您可以使用这个事实为插入函数构建包装器functions/objects，它将检查插入前后的容量以及return是否发生了变化（如果发生重新分配，必须增加容量）。

然而，处理这个问题的更好方法是简单地……不要让它发生。使用 reserve 函数使容量足够大，您根本不需要重新分配。通过这样做，您将不必关心重置指针等问题。

请注意，以上仅涵盖由于重新分配而导致的指针失效。如果将对象插入 vector 的中间，指针和引用将失效，但只有那些 pointers/references 指向插入点处的元素和所有后续元素。

B: how to deal with the pointers no longer referencing the correct location in memory.

不要使用指针。相反，使用索引。除非你插入 vector 的中间；指数对此无能为力。

如果索引对您不起作用，那么我会强烈重新考虑使用 vector。如果您非常需要元素的稳定性，那么 list 或 forward_list 似乎是更适合这项工作的工具。或者，如果您有权访问 Boost，boost::stable_vector.

如何判断 std::vector 是否调整了自身的大小，以及如何说明指向向量内的值的指针不再有效？

How to tell if std::vector resized itself, and how to account for pointers to values inside the vector no longer being valid?

c++

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