STL容器 vector,list,deque 性能比較

C++的STL模板庫中提供了3種容器類：vector,list,deque
對於這三種容器，在以爲好用的同時，常常會讓咱們困惑應該選擇哪種來實現咱們的邏輯。
在少許數據操做的程序中隨便哪種用起來感受差異並非很大，
可是當數據達到必定數量後，會明顯感受性能上有很大差別。

本文就試圖從介紹，以及性能比較兩個方面來討論這個問題。

 

1. vector - 會自動增加的數組

 

1. list - 擅長插入刪除的鏈表

 

1. deque - 擁有vector和list二者優勢的雙端隊列

 

1. 性能競技場

 

1. 性能總結與使用建議

 

1. 測試程序清單

 

 

vector - 會自動增加的數組

vector又稱爲向量數組，他是爲了解決程序中定義的數組是
不能動態改變大小這個缺點而出現的。
通常程序實現是在類建立的時候同時建立一個定長數組，
隨着數據不斷被寫入，一旦數組被填滿，則從新開闢一塊更大的內存區，
把原有的數據複製到新的內存區，拋棄原有的內存，如此反覆。

因爲程序自動管理數組的增加，對於咱們程序員來講確實輕鬆了很多，
只管把數據往裏面插就好了，固然把物理內存和虛擬內存插爆掉了
就是操做系統來找你麻煩了:-)

vector因爲數組的增加只能向前，因此也只提供了後端插入和後端刪除，
也就是push_back和pop_back。固然在前端和中間要操做數據也是能夠的，
用insert和erase，可是前端和中間對數據進行操做必然會引發數據塊的移動，
這對性能影響是很是大的。

對於全部數組來講，最大的優點就是隨機訪問的能力。
在vector中，提供了at和[]運算符這兩個方法來進行隨機訪問。
因爲每一個數據大小相同，而且無間隔地排列在內存中，
因此要對某一個數據操做，只須要用一個表達式就能直接計算出地址：
address = base + index * datasize

一樣，對vector進行內存開闢，初始化，清除都是不須要花大力氣的，
從頭至尾都只有一塊內存。

 

list - 擅長插入刪除的鏈表

有黑必有白，世界萬物都是成對出現的。
鏈表對於數組來講就是相反的存在。
數組自己是沒有動態增加能力的（程序中也必須從新開闢內存來實現），
而鏈表強悍的就是動態增加和刪除的能力。
但對於數組強悍的隨機訪問能力來講的話，鏈表卻很弱。

list是一個雙向鏈表的實現。
爲了提供雙向遍歷的能力，list要比通常的數據單元多出兩個指向先後的指針。
這也是沒辦法的，畢竟如今的PC內存結構就是一個大數組，
鏈表要在不一樣的環境中實現本身的功能就須要花更多空間。

list提供了push_back，push_front，pop_back，pop_front四個方法
來方便操做list的兩端數據的增長和刪除，不過少了vector的at和[]運算符的
隨機訪問數據的方法。並非不能實現，而是list的設計者
並不想讓list去作那些事情，由於他們會作得很是差勁。

對於list來講，清除容器內全部的元素是一件苦力活，
由於全部數據單元的內存都不連續，list只有一個一個遍從來刪除。

 

deque - 擁有vector和list二者優勢的雙端隊列

黑與白，處於這兩個極端之間的就是使人愉悅的彩色了。
deque做爲vector和list的結合體，確實有着不凡的實力。

STL的deque的實現沒有怎麼去看過，不過根據我本身的猜想，
應該是把數組分段化，在分段的數組上添加指針來把全部段連在一塊兒，
最終成爲一個大的數組。

deque和list同樣，提供了push_back，push_front，
pop_back，pop_front四個方法。能夠想象，若是要對deque的兩端進行操做，
也就是要對第一段和最後一段的定長數組進行從新分配內存區，
因爲分過段的數組很小，從新分配的開銷也就不會很大。

deque也和vector同樣，提供了at和[]運算符的方法。
要計算出某個數據的地址的話，雖然要比vector麻煩一點，
但效率要比list高多了。
首先和list同樣進行遍歷，每次遍歷的時候累積每段數組的大小，
當遍歷到某個段，並且baseN <= index < baseN + baseN_length的時候，
經過address = baseN + baseN_index就能計算出地址
因爲分過段的後鏈表的長度也不是很長，因此遍歷對於
總體性能的影響就微乎其微了。

看起來deque很無敵吧，不過deque和希臘神話的阿吉里斯同樣，
再怎麼強大也是有本身的弱點的，以後的測試數據中就能看到了。

P.S.請搜索「阿吉里斯的腳後跟」來獲取詳細內容