STL进阶--vector vs deque

Posted 2021-01-31 logchen

vector

  class Dog;
// 例 1:
  vector<Dog> vec(6);  // vec.capacity() == 6, vec.size() == 6, 
                       // 默认构造生成6 Dogs

// 例 2:
  vector<Dog> vec; // vec.capacity() >= 0, vec.size() == 0
  vec.resize(6);   // vec.capacity() >= 6, vec.size() == 6, 
                   // 默认构造生成6 Dogs

// 例 3:
  vector<Dog> vec;
  vec.reserve(6);   // vec.capacity() >= 6, vec.size() == 0, 
                    // 不调用默认构造

// vector容量指数型增长，用完之后会重新分配，拷贝元素
/*
 * 避免重新分配内存的策略:
 * 1. 如果所需的最大元素个数已知, reserve(MAX);
 * 2. 如果不知道，先reserve尽可能多，等所有元素插入完毕，再将剩余的切除。
 */

deque

/*
 * - 没有重新分配 
 *   deque没有reserve()和capacity()
 * - 比vector稍慢，因为数据结构比vector复杂，因为不连续定位也有一定的开销，更多的cache miss或page fault
 * - 现代编译器往往会把他们放到一起
 */

//固定大小线性增长

如何选择

一般原则

- 经常需要在前面插入的?  -> deque
- 性能重要的?   -> vector

详细分析

1. 元素类型
   • 如果不是很小的类型，那么deque相比vector并不会低效很多
2. 内存的可用性
   • 大块的连续内存分配是否可能成为问题，内存受限

3. 数据增长是否不可预期

     vector<int> vec;
     for (int x=0; x<1025; x++) 
        vec.push_back(x);   // 11 reallocations performed (growth ratio = 2)
   
           //   workaround: reserve()
   

4. 因为增长带来的指针/引用/迭代器失效

     vector<int> vec = {2,3,4,5}; 
     int* p = &vec[3]
     vec.push_back(6);
     cout << *p << endl;  // 未定义的行为
   
     deque<int> deq = {2,3,4,5};
     p = &deq[3];
     deq.push_back(6);
     cout << *p << endl;  // OK
     // push_front()也OK
     // deque: 在首尾插入不会使指针失效
   
   // 注：在中间插入删除的话，还是会使指针失效

5. vector独有的特性: 兼容C

     vector<int> vec = {2,3,4,5}; 
   
     void c_fun(const int* arr, int size);
   
     c_fun(&vec[0], vec.size());
   
     // 对于其他容器，需要先将数据拷贝到vector
     list<int> mylist;
     ...
     vector<int> vec(mylist.gegin(), mylist.end());
     c_fun(&vec[0], vec.size());
   
     // 注: &vector[0]可以当做C的数组使用
     // 一个例外是: vector<bool>
     void cpp_fun(const bool* arr, int size);
     vector<bool> vec = {true, true, false, true}; 
     cpp_fun(&vec[0], vec.size()); // vector<bool>的每个元素优化为由1bit来表示，可以用vecter<int>或者bitset

总结

1. 经常push_front() - deque
2. 高性能 - vector
3. 不是细小的数据类型 - deque
4. 内存受限 - deque
5. 不可预期的增长 - deque
6. 指针有效性 - deque
7. C接口 - vector