Есть ли более эффективный способ установить std::vector из потока?

Ваш метод вызывает неопределенное поведение. stream.str() возвращает строку по значению, также известную как временная строка. Вы берете итератор begin одного временного объекта и итератор end другого, создавая недопустимый диапазон.

Одним из способов преобразования потока в контейнер является использование общего интерфейса итератора:

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>

int main(){
  std::stringstream src("....");
  std::vector<char> dest;
  // for a bit of efficiency
  std::streampos beg = src.tellg();
  src.seekg(0, std::ios_base::end);
  std::streampos end = src.tellg();
  src.seekg(0, std::ios_base::beg);
  dest.reserve(end - beg);

  dest.assign(std::istreambuf_iterator<char>(src), std::istreambuf_iterator<char>());

  std::copy(dest.begin(), dest.end(), std::ostream_iterator<char>(std::cout));
}

Живой пример на Ideone.

Другой метод заключается в кэшировании возвращаемого объекта std::string:

std::string const& s = stream.str();
data.reserve(s.size());
data.assign(s.begin(), s.end());

Как указано в комментариях, ваш код неверен из-за двух вызовов str(). Чтобы повысить эффективность, вы можете не создавать временный vector, например:

void foo(std::vector<char> &data, std::stringstream &stream) {
    const std::string& str = stream.str();
    data.assign( str.begin(), str.end() );
}

Вы также можете избежать std::string, используя std::istreambuf_iterators:

void foo(std::vector<char> &data, std::stringstream &stream) {
    data.assign(
        std::istreambuf_iterator<char>( stream ), std::istreambuf_iterator<char>()
    );
}

но, учитывая, что это итераторы ввода, vector не имеет возможности узнать, сколько данных будет назначено, и может работать немного хуже, так как не может reserve иметь достаточно места, чтобы избежать перераспределения.

Скопируйте из итератора потока в итератор обратной вставки:

std::istream src;
std::vector<char> dst;

std::copy(std::istream_iterator<char>(src), std::istream_iterator<char>(), std::back_inserter(dst));

istream_iterator использует форматированное преобразование (т. е. пропускает пробелы), так что это может быть не то, что вам нужно. Я не уверен, какова ваша цель.

если есть более эффективный способ

Вы можете вызвать reserve на своем data и использовать член диапазона insert непосредственно на data вместо использования копирования-назначения. Что вам нужно помнить о vectors, так это то, что каждый узел потенциально может увеличить размер (и переместить все элементы). Итак, вам лучше выделить память за один раз (если вы знаете, сколько объектов вы будете хранить — что вы знаете здесь) и использовать этот факт.