如何避免大内存std::vector的对象默认初始化？

当使用std::vector分配13GB级别的大内存空间时，默认初始化容器内对象会消耗约2秒时间，而这些默认值随后会被完全覆盖，这部分开销完全没必要。

早期相关讨论里的方案多为自定义内存分配器（风险高、实现复杂且成本高）或继承std::vector，都不是理想选择。现在有没有更合理的方法？

无法使用reserve配合并行算法的问题 #

尝试用std::vector::reserve预分配内存，再通过std::back_inserter填充，但并行执行策略（非范围算法）要求迭代器是Cpp17ForwardIterator或更强类型，而std::back_inserter是输出（顺序）迭代器，导致代码编译失败：

#include <execution>
#include <vector>

int main()
{
    std::vector source_data = { 1,2,3,4,5 }; // 实际为GB级数据

    std::vector<int> v;
    v.reserve(source_data.size());

    std::transform(std::execution::par_unseq, 
        source_data.begin(), source_data.end(), std::back_inserter(v),
        [](auto in) {
            return in+1; // 自定义转换逻辑
        });
}

编译错误：

Error C2338 static_assert failed: 'Non-ranges algorithms require that mutable iterators be Cpp17ForwardIterators or stronger.

核心诉求 #

希望在保留std::vector原有使用习惯的前提下，实现修改容器大小但不初始化底层元素——也就是让std::vector::size = std::vector::capacity时不触发_Uninitialized_fill_n，且不想通过自定义分配器实现。

性能对比测试 #

通过以下代码可以看到std::vector与new[]的性能差异：

#include <chrono>
#include <vector>
#include <iostream>

int main()
{
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point start;
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point end;
       
    const std::size_t size = 13'000'000'000 / sizeof(int);

    start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    int *arr = new int[size];
    end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::cout << "Allocation with new took: " << std::chrono::duration<double>(end - start) << "\n";
    
    start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    std::vector<int> v(size);
    end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
   
    std::cout << "Allocation with std::vector took: " << std::chrono::duration<double>(end - start) << "\n";

    // 防止过度优化
    for (std::size_t i = 1; i < size; ++i) {
        v[i]+=v[i-1];
        arr[i]+=arr[i-1];
    }

    std::cout << v[size-1] << arr[size-1];
}

在Winx64、MSVC++2022最新版本、Release全优化环境下，测试结果为：

Allocation with new took: 0.50399s
Allocation with std::vector took: 2.04084s

这1.5秒的差异就是想要避免的开销。

其他方案疑问 #

此前试过的其他方案（比如使用无默认初始化的底层类型）虽能避免初始化，但性能反而更差。考虑到后续无需增删元素，是否可以用std::span替代？它的接口与std::vector类似，只是不具备所有权和修改能力。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Damir Tenishev