Effective STL [16] | 如何将vector和string的数据传给遗留的API

2023-08-07 2023-08-28 约 1757 字预计阅读 4 分钟 4 次阅读

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本文最后更新于 2023-08-28，文中内容可能已过时。

string 和 vector 传递给 C API

vector 传递指针

C 风格 API 接受的是数组和 char* 指针，这样的 API 还会存在很长时间，如果有 1 个 vector 对象 randy，则使用 &v[0] 就可以得到一个指向 randy 中数据的指针。对于 string 对象 sesame，则传递 sesame.c_str() 即可。

表达式 randy[0] 生产一个指向 vector 中第一个元素的引用，所以，&randy[0] 是指向那个首元素的指针。

vector 中的元素被 C++ 标准限定为存储在连续内存中，就像是一个数组。

所以我们可能会这么传递

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// C API
void doSomething(const int* pInts, size_t numInts);

// 调用
doSomething(&randy[0], randy.size());

唯一的问题就是，如果 randy 是空的，randysize() 是 0，而 &randy[0] 试图产生一个指向根本就不存在的东西的指针。

可以提前判断一下 randy 的大小：

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if (!randy.empty()) {
  doSomething(&randy[0], randy.size());
}

randy.begin () 代替 & randy [0]?

对于 vector，其迭代器实际上是指针。

begin 的返回类型是 iterator，而不是一个指针，当你需要一个指向 vector 内部数据的指针时绝不该使用 begin。如果你基于某些原因决定键入 randy.begin()，就应该键入 &*randy.begin()，因为这将会产生和 &v[0] 相同的指针。

string 传递指针

类似从 vector 上获取指向内部数据的指针的方法，对 string 不是可靠的:

string 中的数据并没有保证被存储在独立的一块连续内存中
string 的内部表示形式并没承诺以一个 null 字符结束。这解释了 string 的成员函数 c_str 存在的原因

即使是字符串的长度为 0，c_str 将返回一个指向 null 字符的指针。

在两种形式下，指针都被传递为指向 const 的指针。vector 和 string 的数据只能传给只读取而不修改它的 API。

如果你将 randy 传给一个修改其元素的 C 风格 API 的话，典型情况都是没问题，但被调用的函数绝不能试图改变 vector 中元素的个数。否则，randy 的内部状态将会变得不一致，v.size() 将会得到一个不正确的结果。

把一个 vector 传递给需要修改 vector 数据的 API，一定要确保这些额外限制继续被满足，比如是否需要保持原来 vector 中元素的顺序。

C 风格 API 返回的元素初始化 STL 容器

初始化 vector

利用 vector 和数组潜在的内存分布兼容性将存储 vecotr 的元素的空间传给 API 函数：

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// C API：此函数需要一个指向数组的指针，数组最多有arraySize个double
// 而且会对数组写入数据。它返回写入的double数，不会大于arraySize
size_t fillArray(double *pArray, size_t arraySize);

vector<double> vd(maxNumDoubles); // 建立一个vector，它的大小是maxNumDoubles
vd.resize(fillArray(&vd[0], vd.size())); // 让fillArray把数据写入vd，然后调整vd的大小为fillArray写入的元素个数

这个技巧只能工作于 vector，因为只有 vector 承诺了与数组具有相同的潜在内存分布。

初始化 string

只要让 API 将数据放入一个 vector<char>，然后从 vector 中将数据拷到 string：

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// C API：此函数需要一个指向数组的指针，数组最多有arraySize个char
// 而且会对数组写入数据。它返回写入的char数，不会大于arraySize
size_t fillString(char *pArray, size_t arraySize);

vector<char> vc(maxNumChars); // 建立一个vector，它的大小是maxNumChars
size_t charsWritten = fillString(&vc[0], vc.size()); // 让fillString把数据写入vc
string s(vc.begin(), vc.begin() + charsWritten); // 从vc通过范围构造函数拷贝数据到s

初始化其他 STL 容器

通用方法：C 风格 API 把数据放入一个 vector，然后拷到实际想要的 STL 容器

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size_t fillArray(double *pArray, size_t arraySize); // 同上

vector<double> vd(maxNumDoubles); // 一样同上
vd.resize(fillArray(&vd[0], vd.size()));
deque<double> d(vd.begin(), vd.end()); // 拷贝数据到deque
list<double> l(vd.begin(), vd.end()); // 拷贝数据到list
set<double> s(vd.begin(), vd.end()); // 拷贝数据到set

STL 容器传递给 C API

STL 容器将它们的数据传给 C 风格 API，只要将容器的每个数据拷到 vector，然后将 vector 传给 API:

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void doSomething(const int*pints, size_t numInts); // C API (同上)

set<int> intSet; // 保存要传递给API数据的set
...
vector<int> v(intSet.begin(), intSet.end()); // 拷贝set数据到vector
if (!v.empty()) doSomething(&v[0], v.size()); // 传递数据到API

如果在编译期就知道容器的大小，可以将数据拷进一个数组，然后将数组传给 C 风格的 API，否则不得不分配动态数组。

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Effective STL [16] | 如何将 vector 和 string 的数据传给遗留的 API

string 和 vector 传递给 C API

vector 传递指针

string 传递指针

C 风格 API 返回的元素初始化 STL 容器

初始化 vector

初始化 string

初始化其他 STL 容器

STL 容器传递给 C API