搞定技術面試：那些你可能不知道的 vector 和 array 的區別

最近幾年，計算機工做愈加難找，你必須比其餘人瞭解的更多，纔能有更多的機會找到一個更好的工做。

C++ 標準庫（STL）是不少C++面試中都會問到的問題，不少不少問題會關於 Vector 的空間分配、動態增加之類的問題，那麼你瞭解 STL 中那些順序容器的區別與聯繫嗎？ 你知道在什麼狀況選用什麼容器嗎？

先說結論，通常狀況選擇 vector 是很好的選擇，若是你的程序目標有以下特色時，纔可能須要換用別的容器：

• 有不少小元素、空間額外開銷比較重要，不要使用 list 和 forward_list；
• 程序要求隨機訪問，選擇 vector 和 deque；
• 程序常常在中間插入元素，能夠選擇 list 和 forward_list；
• 程序只在頭尾插入元素，不常在中間插入元素，選擇 deque；
• 程序一開始插入時會在中間插入元素，但以後的使用過程當中基本不在中間插入元素，先用 list 處理輸入場景，再用 vector 拷貝 list 的數據，處理後續使用。

總體介紹

全部的順序容器都具備能夠快速按順序訪問元素的能力，但每種容器在具體的實現上又有些區別。

順序容器類型	含義	特色
vector	可變大小數組	隨機訪問快、尾部插入元素快、其餘位置插入、刪除元素慢
deque	雙端隊列	隨機訪問快、頭尾插入元素快
list	雙向鏈表	只支持雙向順序訪問、在任何位置插入、刪除元素都很快
forward_list	單向鏈表	只支持從前日後的單向順序訪問、在任何位置插入刪除元素都很快
array	固定大小數組	隨機訪問快、容器大小固定不支持插入刪除元素
string	字符串，相似vector，專門保存字符、隨機訪問快、在尾部插入刪除元素快

按類型介紹

vector string

vector 和 string 將元素保存在連續的內存空間中，分配一段連續的內存空間進行存儲，其迭代器採用 C++ 指針便可，所以其支持隨機訪問和存儲，支持下標操做符，節省空間。可是其在分配的內存不夠的狀況下，須要對容器總體進行從新分配、拷貝和釋放等操做（空間的動態增加），並且在 vector 和 string 中間插入或刪除元素效率很低。

vector的內存分配實現原理：STL內部實現時，首先分配一個很是大的內存空間預備進行存儲，即capacity（）函數返回的大小，當超過此分配的空間時再總體從新放分配一塊內存存儲（VS6.0是兩倍，VS2005是1.5倍），因此這給人以vector能夠不指定vector即一個連續內存的大小的感受。一般此默認的內存分配能完成大部分狀況下的存儲。

擴充空間（不論多大）都應該這樣作：

1. 配置一塊新空間
2. 將舊元素一一搬往新 址
3. 把原來的空間釋放還給系統

list forward_list

list 和 forward_list 是以節點形式來存放數據，使用的是非連續的內存空間來存放數據，所以，在其內部插入和刪除元素的時間複雜度都是O(1),可是其不支持隨機訪問和存取，不支持下標；由於每一個結點須要額外空間存儲鏈接的狀況，他們比 vector 佔用的內存要多不少。

list 是非連續存儲結構，具備雙鏈表結構，每一個元素維護一對前向和後向指針，所以支持前向/後向遍歷。支持高效的隨機插入/刪除操做，但隨機訪問效率低下，且因爲須要額外維護指針，開銷也比較大。每個結點都包括一個信息快Info、一個前驅指針Pre、一個後驅指針Post。能夠不分配必須的內存大小方便的進行添加和刪除操做。使用的是非連續的內存空間進行存儲。

forward_list 底層實現上是單鏈表，且實質上無任何多餘開銷，與 list 相比，此容器在不須要雙向迭代時提供更有效地利用空間的存儲。在鏈表內或跨數個鏈表添加、移除和移動元素，不會非法化當前指代鏈表中其餘元素的迭代器。forward_list 的迭代器不支持iter--操做，即不支持反向迭代；同時 forward_list 也不支持size()操做。

deque

vector是一個單向開口的容器，deque則是一個雙向開口的容器，所謂雙向開口就是再頭尾兩端都可以作元素的插入和刪除操做。

deque 在空間增加上與 vector 不一樣，它是動態的以分段的連續空間組合而成，隨時能夠增長一段空間鏈接起來。 所以，爲了管理多段鏈接，deque有中控器的概念，此處實現上詳細狀況的請參見《STL源碼剖析》

array

array 與內置數組相似，大小是固定的，所以不支持增長元素、刪除元素以及改變容器大小的功能。 在使用 array 時，必須同時指定元素類型和大小array<int,20>

此容器是一個聚合類型，其語義等同於保有一個 C 風格數組 T[N] 做爲其惟一非靜態數據成員的結構體。該結構體結合了 C 風格數組的性能、可訪問性與容器的優勢，好比可獲取大小、支持賦值、隨機訪問迭代器等。

迭代器 Iterator

迭代器的範圍都是左開右閉，理解爲數學上的區間則是 [xx.begin(), xx.end())，左邊是能夠達到的，右邊是達不到的。

Reference

1. C++ Primer 5th
2. STL 源碼剖析
3. Cppreference
4. CSDN:C++三種容器：list、vector和deque的區別