任意の動的配列の各要素に対するメモリアドレスは要素を付け足す前後では使用できないのでしょうか？

Question

質問

任意の動的配列の各要素に対するメモリアドレスは要素を付け足す前後では使用できないのでしょうか？
再度メモリアドレスを取得するしか方法はないのでしょうか？

状況・前提条件

　data というクラスの動的配列（Datas）と、そのアドレスを記録している配列があった時(PickUp1)、Datasに要素を追加した後、PickUp1から値を参照することは出来ないのでしょうか？

コンソールの表示内容から、

Datas.push_back(data(a));

によって、メモリアドレスが変わっていることがわかるのですが、メモリアドレスを変えないまま要素を追加することはできるのでしょうか？

ソースコードと表示内容

#include <vector>
#include <iostream>

class data{
public:
	int ID;
	int Num;

	data(int a){
		ID = a;
		Num = a + 100;
	}
};
int DispVector(std::vector<data>& a , std::string title) 
{
	std::cout << std::endl;
	std::cout << title << std::endl;
	for (size_t s = 0; s < a.size();++s) 
	{
		std::cout << "	" << a[s].ID << "	,	" << a[s].Num << "	,	" << &a[s] << std::endl;
	}
	return 0;
}


int DispVector(std::vector<data*>& a, std::string title)
{
	std::cout << std::endl;
	std::cout << title << std::endl;
	for (size_t s = 0; s < a.size(); ++s)
	{
		std::cout << "	" << a[s]->ID << "	,	" << a[s]->Num << "	,	" << a[s] << std::endl;
	}
	return 0;
}

int main(){
	std::vector<data> Datas;
	std::vector<data*> PickUp1;

	// Data 生成（初期値）
	for(int a = 0; a < 2 ; ++a){
		Datas.push_back(data(a));
	}
	// PickUp生成（ある任意の操作によって取得）
	for (size_t a = 0; a < Datas.size();++a){
		PickUp1.push_back(&Datas[a]);
	}

	DispVector(Datas,"Datas の初期値");
	DispVector(PickUp1, "ピックアップしたアドレスから値を参照");

	// Data の追加
	// ※ここでアドレスが変わってしまう。
	for (int a = 2; a < 4; ++a){
		Datas.push_back(data(a));
	}

	DispVector(Datas, "Datas　追加後の値");
	DispVector(PickUp1, "初期にピックアップしたアドレスから値を参照");

	return 0;
}

以下がコンソールの表示内容になります。

Datas の初期値
        0       ,       100     ,       0103E088
        1       ,       101     ,       0103E090

ピックアップしたアドレスから値を参照
        0       ,       100     ,       0103E088
        1       ,       101     ,       0103E090

Datas　追加後の値
        0       ,       100     ,       0103F1A8
        1       ,       101     ,       0103F1B0
        2       ,       102     ,       0103F1B8
        3       ,       103     ,       0103F1C0

初期にピックアップしたアドレスから値を参照
        -572662307      ,       -572662307      ,       0103E088
        -572662307      ,       -572662307      ,       0103E090

解決後のソースコード

次の様に変更することで解決しました。

#include <vector>
#include <iostream>
#include <string>

class data{
public:
	int ID;
	int Num;

	data(int a){
		ID = a;
		Num = a + 100;
	}
};


int DispVector(std::vector<data>& a , std::string title) {
	std::cout << std::endl;
	std::cout << title << std::endl;
	for (size_t s = 0; s < a.size();++s) {
		std::cout << "	" << a[s].ID << "	,	" << a[s].Num << "	,	" << &a[s] << std::endl;
	}
	return 0;
}
int DispVector(std::vector<data*>& a, std::string title){
	std::cout << std::endl;
	std::cout << title << std::endl;
	for (size_t s = 0; s < a.size(); ++s){
		std::cout << "	" << a[s]->ID << "	,	" << a[s]->Num << "	,	" << a[s] << std::endl;
	}
	return 0;
}
int DispVector(std::vector<std::unique_ptr<data>>& a, std::string title){
	std::cout << std::endl;
	std::cout << title << std::endl;
	for (size_t s = 0; s < a.size(); ++s){
		std::cout << "	" << a[s]->ID << "	,	" << a[s]->Num << "	,	" << a[s] << std::endl;
	}
	return 0;
}


int main() {
	std::vector<std::unique_ptr<data>> Datas;
	std::vector<data*> PickUp1;

	// Data 生成
	for(int a = 0; a < 2 ; ++a){
		Datas.push_back(std::make_unique<data>(a));
	}
	// PickUp生成（ある任意の操作によって取得）
	for (size_t a = 0; a < Datas.size();++a){
		PickUp1.push_back(Datas[a].get());
	}

	DispVector(Datas,"Datas の初期値");
	DispVector(PickUp1, "ピックアップしたアドレスから値を参照");

	for (int a = 2; a < 4; ++a){
		Datas.push_back(std::make_unique<data>(a));
	}

	DispVector(Datas, "Datas　追加後の値");
	DispVector(PickUp1, "初期にピックアップしたアドレスから値を参照");

	return 0;
}

以下がコンソールの表示内容になります。

Datas の初期値
        0       ,       100     ,       00E1DFF0
        1       ,       101     ,       00E1DFB8

ピックアップしたアドレスから値を参照
        0       ,       100     ,       00E1DFF0
        1       ,       101     ,       00E1DFB8

Datas　追加後の値
        0       ,       100     ,       00E1DFF0
        1       ,       101     ,       00E1DFB8
        2       ,       102     ,       00E1DEA0
        3       ,       103     ,       00E1E338

初期にピックアップしたアドレスから値を参照
        0       ,       100     ,       00E1DFF0
        1       ,       101     ,       00E1DFB8

Answer 1

どの操作によって再割り当て (reallocation) が発生するのかは具体的に規定されています。 詳細は個別に仕様を見てもらうしかないのですが、原則としては容量 (capacity) が変更されるときは再割り当てが発生すると考えてよいでしょう。 (capacity と size は別物なので注意。)

逆に再割り当ての発生条件を満たさない限り再割り当てが起こらないことも保証されています。 事前に十分な大きさを予約しておくのが最も簡単な方法です。

Comments

[MomenToufu]

回答ありがとうございます。また具体的な参考資料を提示いただいてありがとうございます。
じっくり資料を拝見させていただきます。

Answer 2

vectorの内部領域を十分なサイズに設定していれば再確保は起きないハズなので、あらかじめreserve()で確保領域を増やせばできると思います。
ただ、それなら初めから全部自前で管理した方がいい気もします。

Comments

[MomenToufu]

回答ありがとうございます。やはり前もって確保しておかなければいけないのですね。

Answer 3

std::vectorにdata型の実体ではなくスマートポインタを入れておくとdataのコピーは起きなくなります。
例：

    std::vector<std::unique_ptr<data>> Datas;
    ...

    // Data 生成（初期値）
    for (int a = 0; a < 2; ++a) {
        Datas.push_back(std::make_unique<data>(a));
    }

Comments

[MomenToufu]

回答ありがとうございます。
スマートポインターなるものがあるのですね。
おかげさまで、思い通りになりました。ありがとうございます。

Answer 4

メモリアドレスを変えない、ということは、実態が同じ、ということなので、全く同じ内容でいいなら変えなくても構いません。

Comments

[MomenToufu]

回答ありがとうございます。うまく質問を伝えられていないのですが、
動的配列A{1,2,3} があった時、A.push_back(4) を行った前後で、A[0]のメモリアドレスが異なります。もともとの要素のアドレスを変えずに要素を追加することが出来るかどうか質問させていただきました。

[y_waiwai]

ああ、こりゃ失礼しました