使用 C 或 C++ 的数据结构？

Posted 2023-02-22

【中文标题】使用 C 或 C++ 的数据结构？

【英文标题】：Data Structures using C or C++?

【发布时间】：2010-06-09 13:03:29

【问题描述】：

使用基于 C++ 的类/对象与使用传统 C 结构管理标准数据结构（如链表、堆栈、树、队列等）相比有哪些优势？如果问题不清楚，请告诉我。

【问题讨论】：

这取决于数据使用情况。你能进一步解释一下吗？

您似乎在问为什么要使用类而不是传统的 C 结构？是的，你的问题不清楚。

【参考方案1】：

一方面，在 C++ 中，您可以使用模板，它允许您创建泛型集合并以类型安全的方式使用它们。 IE。您可以拥有一个字符串列表、另一个整数列表和三分之一的 YourClass 对象，所有这些都由单个列表实现支持，并且编译器保证您不能将字符串放入整数列表中。

在 C 语言中，您只能通过 void* 指针来实现这一点，编译器无法保证类型安全。

【讨论】：

虽然不是类型安全的，但您可以通过使用指向 void 的指针在 C 中获得 C++ 模板必须提供的所有优点（减去硬的东西）。

性能也会受到影响 - 考虑到 std::deque<T> 可以存储其成员大部分是连续的，但基于 void* 的解决方案不会。

@ardsrk，当然你也可以在 C 中实现类似的东西——通常需要更多的努力、更多的代码和更糟糕的结果。 STL 实现已经过十多年的测试和微调。

您可以将元素（例如使用memcpy）复制到连续的缓冲区中，以在C语言中获得相同的结果。

@ardsrk：您假设编写这些 C 应用程序的人实际上有选择权。他们可以使用高质量的 C++ 编译器，他们拥有必要的 C++ 技能，等等。这是一个荒谬的论点。如果你不能说为什么 C 会比 C++ 更快，不要试图通过说“是的，但是很多高性能应用程序都是用 C 编写的，所以它必须是最快的，对吧？”当面对关于为什么模板解决方案比 void* 更快的事实论据时，如果您不同意，您将需要事实论据。

【参考方案2】：

C++ 数据结构是由 STL 提供的（无论如何，你的 OP 中的所有数据结构）。您可以立即在任何 C++ 编译器中为自己创建一个 std::map。在 C 中，您必须自己编写。此外，STL 提供了许多保证，例如强类型安全、没有内存泄漏，并且通常比自制的替代方案更快。此外，在 C++ 中，您可以编写模板化函数来获取几乎任何 STL 数据结构，并对其进行迭代。

基本上，C++ 会为您自动完成大量工作，并保证它可以正常工作。 C 解决方案没有任何优势。

【参考方案3】：

一大优势是它为您提供性能保证。此外，代码更易于维护，因为它是标准化的，任何加入团队的新成员都将能够快速理解代码。

【参考方案4】：

C++/OO 数据结构的优点：

使用操作结构的方法对数据结构进行自然分组。

处理数据结构的方法/函数更自然的名称：例如push() 和 pop() 而不是一些人为的命名空间嵌入函数名称。

编译器检查的数据结构保护。

继承 - 处理任何可迭代的序列。

【参考方案5】：

主要优点是方法（代码）与数据在一起。

c 风格：

linkedlist_append(linkedlist* list, void* element)

现在比较：

class LinkedList

   LinkedList* Append(void* element);

甚至

   LinkedList* Append(T* element);

【参考方案6】：

虽然您可以仅使用 C 来添加自定义方法，但这相当难看，而 C++ 提供了一种更优雅、更自然的方式。 在 C++ 中，您可以使用多态性并将基类添加到您的结构中。在您的示例中，所有数据结构都可能支持 add() 和 find() 方法。因此，您可以编写独立于底层数据结构的代码 - 如果需要，您可以稍后更改实现甚至使用的数据结构。 此外，例如堆栈可以定义为特殊列表，因此您可以将列表扩展为堆栈（或队列），从而减少代码中的冗余。

此外，C++ 已经在标准库中提供了最有用的数据结构，这些数据结构写得很好，基于模板，因此是通用的，并且在任何地方都相同，因此可移植。

【参考方案7】：

当我们使用结构时，所有元素都保存在堆栈中，但是当我们使用类时，所有元素都存储在堆中。堆的大小大于堆栈的大小。堆是引用类型，而堆栈是值类型。所以如果我们有很多无法通过结构管理的数据，我们总是更喜欢类。