C++拾趣——STL容器的插入删除遍历和查找操作性能对比（Windows VirtualStudio）——插入

Posted 2022-07-29 breaksoftware

        操作系统是Windows10 64bit，编译器是 Microsoft Virtual Studio Community 10。编译产出是64位测试程序。（转载请指明出于breaksoftware的csdn博客）

        因为加入测量，就会导致误差。我已经尽量将环境影响降低，但是还是难免有误差。大家可以通过文后附的工程自行测量，结果可能和我存在一定的出入。

        文中将测试vector、list、forward_list、deque、set(multiset)、unordered_set(unordered_multiset)、map(multimap)和unordered_map(unordered_multimap)。没有讨论stack、queue和priority_queue，是因为它们底层是使用deque或者vector实现的。

template <class T, class Container = deque<T> > class stack;
template <class T, class Container = deque<T> > class queue;

template <class T, class Container = vector<T>,
  class Compare = less<typename Container::value_type> > class priority_queue;

        增加和删除操作将从容器的头部、中部、尾部三个位置进行对比；这儿的三个位置并非是指其物理地址关系，而是指通过迭代器表现的位置关系。

        遍历分为从头部和尾部两个方向遍历；

        查找操作只对比set和map系列容器。因为其他容器的查找都需要遍历进行对比，性能远不及这两类容器。

插入

头部插入

元素个数>15000

insert_begin_16384_highest

         vector性能最差，且和其他容器相比，要差好几倍。我们再看看其他容器的表现

insert_begin_16384

        表现最好的是deque。

元素个数<1024

insert_begin_1024_highest

        元素个数在900左右以上时，vector的效率开始差于所有的容器。

        元素个数在650到900之间，list的效率比其他容器都差。

元素个数<256

insert_begin_256_highest

        vector的效率要高于除了unordered_set之外的其他关联容器。

结果对比：

        deque的性能是最好的，其次是unordered_set（神一般的存在）。

        当元素个数比较多时，vector的性能是最差的。

        forward_list要优于list。

        除了unordered_set，其他关联容器性能都比非关联容器（除了vector）要差。

        当元素个数比较多（大概大于2500）时，set的性能要高于map。multi系列的都要优于非multi系列（除了unordered_set）。比如multimap优于map；unordered_multimap优于unordered_map。

        当元素个数比较少（大概小于256）时，有序关联容器的性能比无序（unordered）关联容器要高（除了unordered_set）。

中间插入

元素个数>15000

insert_mid_16384_highest

        vector容器性能是最差的。再看下其他容器

insert_mid_16384

        forward_list和list的性能是最好的。然后是deque和set。

        set容器是所有关联容器中性能最好的。

        map和multimap性能仅优于vector。

元素个数<4096

insert_mid_4096_highest

        元素个数大于2000左右开始，vector的性能将比所有容器都要差。

元素个数<256

insert_mid_256_highest

        vector的性能要优于其他容器。

        当元素个数超过255时，deque的性能才超过vector。

结果对比：

        当元素个数小于256时，vector的效率是最高的。但是随着元素个数增多，vector将变成性能最差的容器。

        forward_list、list和deque在不同元素个数时表现的都很优异。

        set容器是所有关联容器中性能最好的。

尾部插入

元素个数>15000

insert_end_16384_highest

        vector性能是最好的，其次是deque。

        map性能是最差的。

结论：

        在尾部插入时，vector的性能是最好的。其他两个场景下，vector的性能都是最差的。但是在中间插入场景，容器元素个数小于256时，vector还是最优的。但是之后衰退严重。

        deque在头部和尾部插入元素场景下性能优异。

        list和forward_list在中间插入元素场景下性能优异。

        在关联容器中，只有在头部插入场景下的unordered_set性能极其优异。

        当元素个数较多时，set的性能要优于map。

        文中图例可从如下地址获取：https://github.com/f304646673/stl_perf/tree/master/windows