如何为std::vector分配内存，然后再为一些元素调用构造函数？

Question

我正在对一个（相当老的）C++项目进行 "现代化 "改造，偶然发现了这个部分。

旧的代码是为一个动态数组分配内存，然后在需要的时候为元素调用构造函数。我想为所有元素调用构造函数的成本很高，所以作者选择了这种方式（性能对这个项目至关重要）。旧的代码是这样的（简化了）。

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);
    }
};

我改了 arr 到 std::vector<my_struct>并使用 std::reserve 来 "保留 "内存。代码工作正常，通过了当前所有的测试，但我知道这是不对的，因为 std::reserve 并不会增加该向量的大小，所以调用 arr.size() 仍然会返回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);
    }
};

如何让这段代码又快又安全（假设我不能在我的代码中加入一个默认的ctor my_struct)? 谢谢你。

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编辑：这里是示例代码。它被编译并按预期运行，没有任何警告。http: /cpp.sh8ytwf

Answer 1

但我知道这是不对的，因为std::reserve并没有增加那个向量的大小。

std::reserve 确实增加了向量的容量，当你只想分配内存，只想以后推送元素时，这正是你想要的。

向量所管理的底层数组的大小不等于向量的 size(). size() 返回容器中的元素数量，只要没有任何的 size() == 0.

当你以后推送元素时，你不需要使用新的位置，但你应该使用 push_back 或 emplace_back. 更具体的说，这是错误的，因为你访问的是界外的向量（记住：size是元素数，容量可以更大，但不能访问比向量大小更大的索引）。

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

因为你访问的是越界的向量（记住： 大小是元素的数量，容量可以更大，但你不能访问比向量大小更大的索引）。相反的，我们可以用 "向量 "来代替。

 arr.emplace_back(a,b,c);

Answer 2

虽然我喜欢 emplace_back 更好的解决方案，你可以使用 std::optional 在这种情况下。这将允许您使用 idx 来决定哪个元素被有效对象填充。

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 );
    }
};