在不复制内存的情况下将 std::vector<std::byte> 分配给 std::vector<char>

Question

我有一个函数returns一个std::vector<std::byte>

我知道 std::byte 不是字符类型也不是整数类型，只能通过类型转换将其转换为 char。到目前为止一切顺利。

所以我想（在我知道向量只包含字符数据的情况下）将底层缓冲区的所有权从std::vector<std::byte>转移到std::vector<char> 使用 std::move，以避免复制整个底层缓冲区。

当我尝试执行此操作时，出现此错误：

no suitable user-defined conversion from "std::vector<std::byte, std::allocatorstd::byte>" to "std::vector<char,std::allocator>" exists

这完全有可能使用 C++ 吗？我认为在实际用例中有人会想要这样做

Answer 1

您可以通过强制转换实现这一点，如下所示。这是合法的，因为转换为 char 引用（如果转换为任何其他类型，它将是 UB）但是，至少使用 gcc，您仍然必须使用 -fno-strict-aliasing 编译它以使编译器静音警告。无论如何，这是演员表：

std::vector <char> char_vector = reinterpret_cast <std::vector <char> &&> (byte_vector);

And here's a live demo

Answer 2

我可能会将数据保留在原始 vector<byte> 中并制作一个小的 class 以保留对原始 vector<byte> 的引用并在需要时进行必要的转换。

示例：

#include <cstddef>
#include <iostream>
#include <vector>

template<typename T>
struct char_view {
    explicit char_view(std::vector<T>& bytes) : bv(bytes) {}

    char_view(const char_view&) = default;
    char_view(char_view&&) = delete;
    char_view& operator=(const char_view&) = delete;
    char_view& operator=(char_view&&) = delete;

    // capacity
    size_t element_count() const { return bv.size(); }
    size_t size() const { return element_count() * sizeof(T); }

    // direct access
    auto data() const { return reinterpret_cast<const char*>(bv.data()); }
    auto data() { return reinterpret_cast<char*>(bv.data()); }

    // element access
    char operator[](size_t idx) const { return data()[idx]; }
    char& operator[](size_t idx) { return data()[idx]; }

    // iterators - with possibility to iterate over individual T elements
    using iterator = char*;
    using const_iterator = const char*;

    const_iterator cbegin(size_t elem = 0) const { return data() + elem * sizeof(T); }
    const_iterator cend(size_t elem) const { return data() + (elem + 1) * sizeof(T); }
    const_iterator cend() const { return data() + size(); }

    const_iterator begin(size_t elem = 0) const { return cbegin(elem); }
    const_iterator end(size_t elem) const { return cend(elem); }
    const_iterator end() const { return cend(); }
    
    iterator begin(size_t elem = 0) { return data() + elem * sizeof(T); }
    iterator end(size_t elem) { return data() + (elem + 1) * sizeof(T); }
    iterator end() { return data() + size(); }

private:
    std::vector<T>& bv;
};

int main() {
    using std::byte;

    std::vector<byte> byte_vector{byte{'a'}, byte{'b'}, byte{'c'}};

    char_view cv(byte_vector);

    for(char& ch : cv) {
        std::cout << ch << '\n';
    }
}

输出：

a
b
c

如果您只需要 const 访问权限，一个更简单的选择可能是创建一个 string_view:

template<typename T>
std::string_view to_string_view(const std::vector<T>& v) {
    return {reinterpret_cast<const char*>(v.data()), v.size() * sizeof(T)};
}
//...
auto strv = to_string_view(byte_vector);

Answer 3

std::vector 不允许附加或分离内存分配，除了从完全相同类型的向量移动。这 has been proposed 但人们对用于附加的分配器等提出了（有效的）反对意见。

返回 vector<byte> 的函数会限制您使用 vector<byte> 作为数据容器，除非您想将数据复制出来。

当然，您可以将字节别名 char 就地进行字符操作。

在不复制内存的情况下将 std::vector<std::byte> 分配给 std::vector<char>

Assign std::vector<std::byte> to std::vector<char> WITHOUT copying memory

c++

vector

byte

c++17

stdmove