c++ - std::vector 在内存中是什么样的？

Question

我读到 std::vector 应该是连续的。我的理解是，它的元素应该存储在一起，而不是分散在内存中。我只是简单地接受了这一事实，并在使用它的 data() 方法来获取底层连续内存时使用了这一知识。

但是，我遇到了一种情况， vector 的内存以一种奇怪的方式表现:

std::vector<int> numbers;
std::vector<int*> ptr_numbers;
for (int i = 0; i < 8; i++) {
    numbers.push_back(i);
    ptr_numbers.push_back(&numbers.back());
}

我希望这会给我一个包含一些数字的 vector 和一个指向这些数字的指针 vector 。但是，当列出 ptr_numbers 指针的内容时，会有不同的看似随机的数字，就好像我访问了错误的内存部分。

我每一步都试过检查内容:

for (int i = 0; i < 8; i++) {
    numbers.push_back(i);
    ptr_numbers.push_back(&numbers.back());
    for (auto ptr_number : ptr_numbers)
       std::cout << *ptr_number << std::endl;
    std::cout << std::endl;
}

结果大致如下:

1

some random number
2

some random number
some random number
3

所以当我 push_back() 到 numbers vector 时，它的旧元素似乎改变了它们的位置。

那么，std::vector 是一个连续的容器究竟是什么意思，为什么它的元素会移动呢？它是否可能将它们存储在一起，但在需要更多空间时将它们一起移动？

编辑:std::vector 是否仅从 C++17 开始连续？ (只是为了让对我之前声明的评论与 future 的读者相关。)

Answer 1

大致是这样的(请原谅我的 MS Paint 杰作):

您在堆栈上的 std::vector 实例是一个小对象，其中包含一个指向堆分配缓冲区的指针，以及一些额外的变量来跟踪缓冲区的大小和容量 vector 。

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So it seems as though when I push_back() to the numbers vector, its older elements change their location.

堆分配的缓冲区具有固定容量。当你到达缓冲区的末尾时，一个新缓冲区将被分配到堆上的其他地方，所有之前的元素都将被移动到新的缓冲区中。他们的地址因此会改变。

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Does it maybe store them together, but moves them all together, when more space is needed?

大概，是的。 std::vector 仅当不发生重新分配时，才能保证元素的迭代器和地址稳定性。

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I am aware, that std::vector is a contiguous container only since C++17

std::vector 的内存布局自其首次出现在标准中以来没有改变。 ContiguousContainer只是在编译时添加的一个“概念”，用于区分连续容器与其他容器。