使用 std::vector>作为 T 的平面连续数组

Question

std::vector 将其元素连续存储在内存中。 std::array 只是 N 个连续 T 元素的包装，直接存储在对象本身中。

因此我想知道大小为 n 的 std::vector> 是否也可以被视为 数组T 大小为 N*n。

考虑以下代码（也此处）：

int main() {
    // init a vector of 10 arrays of 3 elements each
    std::vector<std::array<int,3>> v(10);

    // fill it
    for (int i=0; i<10; ++i) {
        v[i] = {3*i,3*i+1,3*i+2};
    }

    // take the first array
    std::array<int,3>* a_ptr = v.data();

    // take the first element of the array
    int* i_ptr = a_ptr->data();

    // dereference the pointer for 3*10 elements
    for (int i=0; i<30; ++i) {
        std::cout << i_ptr[i] << ',';
    }
    return 0;
}

它似乎适用于我的设置，但是代码是合法的还是未定义的行为？

如果我将 std::array 替换为结构：

    struct S { 
        int i,j,k;
    };

    std::vector<S> v(10);
    S* s_ptr = v.data();
    int* i_ptr = &S.i;

它的工作原理是否相同？

不会触发未定义行为的替代方案是什么？

上下文：我有一个 std::vector> 并且我想序列化它以通过网络发送它。

Answer 1

不，但是是的。

不可以，C++ 标准不允许您将包含数组的结构体，甚至包含统一元素的结构体，打包在一起作为基本类型的单个连续的较大数组。

是的，世界上足够多的生产代码要求它工作，没有编译器会很快阻止它工作。

需要注意的事项包括包装。添加静态断言，表明结构和数组的大小符合您的预期。另外，避免过分关注对象的生命周期或从第一个索引之外的索引“向后”；如果你做了一些奇怪的事情，C++ 的可达性规则更容易让你受到影响。

另一个担忧是，这些构造正在接受积极的调查。例如，std 向量无法在标准 C++ 或 std::launder 和 bit_cast 中实现的惨败。当开发出一种真正的标准方法来做你想做的事情时，切换到它可能是一个好主意，因为旧的技术将变得不太可能得到支持。

Answer 2

从纯粹迂腐的角度来看，从 i 等于 3 的迭代开始，代码具有未定义的行为：

i_ptr + 3 点v 的第一个元素中的一个过去的数组，因此不允许您取消引用它。

除此之外的指针算术，即i_ptr + 4，具有未定义的行为，因为指针算术只允许在数组内部和数组的后一位。

v 不同元素组成的 int 数组不会形成更大的 int 组合数组。他们不能被这样对待。

即使 std::array 的大小与 int[3] 相同并且因此除了数组之外没有其他填充或成员，上述内容也成立。

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对于 struct 版本，在取消引用 i_ptr + 1（v[0].i 的前一对象指针）时，已发生未定义的行为。