C++:指针的矢量在push_back(）之后丢失引用

C++: vector of pointer loses the reference after push_back()

本文关键字：back 之后 引用 push 指针 C++      更新时间：2023-10-16

在我的代码中，有一个Node对象的全局向量和一个Node指针的局部向量：

#include<cstdio>
#include<cstdlib>
#include<vector>
using namespace std;
class Node {
    int n;
public:
    Node(int i) : n(i);
    int getN() { return n; }
};
vector<Node> v;
int main() {
    vector<Node*> p;
    v.push_back(Node(1));
    p.push_back(&v[0]);
    printf("first node id : %dn", (*p[0]).getN());
    return 0;
}

我在全局向量&在局部向量中插入该对象的指针。我上面代码的输出是：

first node id : 1

然而，如果我将我的主要功能更改为：

int main()
{
    vector<Node*> p;
    v.push_back(Node(1));
    p.push_back(&v[0]);
    v.push_back(Node(2));
    p.push_back(&v[1]);
    printf("first node id : %dn", (*p[0]).getN());
    return 0;
}

代码打印一个垃圾值：

first node id : 32390176

我想不通这个问题。插入后，vector数据结构是否会更改每个对象的引用？我该怎么解决这个问题？

"插入后向量会更改引用吗？"

可能，是的。当您添加/push_back()附加元素时，std::vector可能会重新分配其（堆）存储，从而使所有指针无效：

迭代程序[read:Pointer]无效

（用于操作）push_back、emplace_back。。。如果向量改变了容量，则所有的迭代器[即所有迭代器都无效]。如果不是，则仅end()。

"我该怎么解决这个问题？"

如果矢量的容量没有因插入而改变，则上述无效规则不适用，因为矢量不会不必要地重新分配存储。因此，如果您在示例中将向量的容量预设为2（例如，使用v.reserve(2)），则指针将保持有效。如果你事先不知道大小，但你可以推迟第二个向量的构建（用指针），你不必保留，你只需要在插入最后一个元素后得到大小。

然而，上述方法是高度未被注意的。如果你要使你的向量恒定——至少在你将构造和使用第二个向量的函数的范围内——你将有一个强有力的不重新分配的保证。或者，如果你可以提前确定大小，你可以使用std::array，并且使用指向该容器存储的指针会更合适：

迭代程序无效

通常，数组的迭代器在数组的整个生命周期内都不会失效。

您还可以考虑将索引存储到向量中（尽管在向量中，向量也可能会收缩，使索引无效，或者您可能会在中间插入元素等）。

无论如何，我怀疑你可能真的不想这样做，也就是说，对于一个可以用完全不同的方法处理的问题，这似乎不是一个很好的解决方案。

PS-如果矢量有一个自定义分配器，那么我所写的一切可能都无关紧要

是的，如果必须重新分配，向量上的push_back()会使该向量中元素的所有引用（和指针）无效。有多种方法可以解决这个问题。如果您知道向量将具有特定数量的节点，则可以使用reserve()。在您的示例中，您可以保留两个元素：

int main()
{
    v.reserve(2);
    .
    .
    .
}

这将确保向量已经预先分配了足够的存储空间，因此不需要重新分配。

如果你不提前知道尺寸，那么你就必须改变你的方法。您可以使用std::deque而不是std::vector，因为使用push_back()时std::deque不会使引用无效。您可以存储索引而不是指针。或者，在制作指针之前，您可能需要将所有节点推入向量中。

int main()
{
    v.push_back(Node(1));
    v.push_back(Node(2));
    vector<Node*> p;
    p.push_back(&v[0]);
    p.push_back(&v[1]);
    printf("first node id : %dn", (*p[0]).getN());
    return 0;
}

您所做的是向量p的未定义行为，因为向量v可以更改其对象的存储位置。

std::vector的内存是连续的，因此它可能在若干个push_backs之后，必须分配一个新的块内存，并将其内容复制到新的块。这将使所有指向旧内存位置的指针失效。

您偶然发现了C++中一个著名的"黑暗角落"：伟大的"迭代器无效"

迭代程序失效规则

特别是，你遇到了这个现实：

vector：插入点之前的所有迭代器和引用不受影响，除非新容器大小大于以前的容器大小容量（在这种情况下，所有迭代器和引用都无效）[23.2.4.3/1]

（重点是我的）

现在，谈谈你的问题。您可以确保向量永远不会重新分配。或者，您可以使用不存在此问题的其他容器。根据您的需要，所有容器类型都有折衷方案。仔细检查另一个问题，并做出明智的决定。

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