【C++】 STL vector list deque

1 vector
    向量 相当于一个数组
    在内存中分配一块连续的内存空间进行存储。支持不指定vector大小的存储。STL内部实现时，首先分配一个非常大的内存空间预备进行存储，即capacituy（）函数返回的大小，当超过此分配的空间时再整体重新放分配一块内存存储，这给人以vector可以不指定vector即一个连续内存的大小的感觉。通常此默认的内存分配能完成大部分情况下的存储。
   优点：(1) 不指定一块内存大小的数组的连续存储，即可以像数组一样操作，但可以对此数组
               进行动态操作。通常体现在push_back() pop_back()
               (2) 随机访问方便，即支持[ ]操作符和vector.at()
               (3) 节省空间。
   缺点：(1) 在内部进行插入删除操作效率低。
               (2) 只能在vector的最后进行push和pop，不能在vector的头进行push和pop。
               (3) 当动态添加的数据超过vector默认分配的大小时要进行整体的重新分配、拷贝与释
                     放

2 list
    双向链表
    每一个结点都包括一个信息快Info、一个前驱指针Pre、一个后驱指针Post。可以不分配必须的内存大小方便的进行添加和删除操作。使用的是非连续的内存空间进行存储。
   优点：(1) 不使用连续内存完成动态操作。
               (2) 在内部方便的进行插入和删除操作
               (3) 可在两端进行push、pop
   缺点：(1) 不能进行内部的随机访问，即不支持[ ]操作符和vector.at()
               (2) 相对于verctor占用内存多

3 deque
   双端队列 double-end queue
   deque是在功能上合并了vector和list。
   优点：(1) 随机访问方便，即支持[ ]操作符和vector.at()
               (2) 在内部方便的进行插入和删除操作
               (3) 可在两端进行push、pop
   缺点：(1) 占用内存多

使用区别：
     1 如果你需要高效的随即存取，而不在乎插入和删除的效率，使用vector
     2 如果你需要大量的插入和删除，而不关心随即存取，则应使用list
     3 如果你需要随即存取，而且关心两端数据的插入和删除，则应使用deque
文章出处：DIY部落(http://www.diybl.com/course/3_program/c++/cppjs/20090403/163992.html)

 

本文档深入分析了std::deque，并提供了一个指导思想：当考虑到内存分配和执行性能的时候，使用std::deque要比std::vector好。

　　介绍

　　本文深入地研究了std::deque 容器。本文将讨论在一些情况下使用deque> 比vector更好。读完这篇文章后读者应该能够理解在容量增长的过程中deque 与vector在内存分配和性能的不同表现。由于deque> 和vector的用法很相似，读者可以参考vector 文档中介绍如何使用STL容器。

　　Deque总览

　　deque和vector一样都是标准模板库中的内容，deque是双端队列，在接口上和vector非常相似，在许多操作的地方可以直接替换。假如读者已经能够有效地使用vector容器，下面提供deque的成员函数和操作，进行对比参考。

　　Deque成员函数

函数
描述
c.assign(beg,end)
c.assign(n,elem)
将[beg; end)区间中的数据赋值给c。
将n个elem的拷贝赋值给c。
c.at(idx)
传回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range。
c.back()
传回最后一个数据，不检查这个数据是否存在。
c.begin()
传回迭代器重的可一个数据。
c.clear()
移除容器中所有数据。
deque<Elem> c
deque<Elem> c1(c2)
Deque<Elem> c(n)
Deque<Elem> c(n, elem)
Deque<Elem> c(beg,end)
c.~deque<Elem>()
创建一个空的deque。
复制一个deque。
创建一个deque，含有n个数据，数据均已缺省构造产生。
创建一个含有n个elem拷贝的deque。
创建一个以[beg;end)区间的deque。
销毁所有数据，释放内存。
c.empty()
判断容器是否为空。
c.end()
指向迭代器中的最后一个数据地址。
c.erase(pos)
c.erase(beg,end)
删除pos位置的数据，传回下一个数据的位置。
删除[beg,end)区间的数据，传回下一个数据的位置。
c.front()
传回地一个数据。
get_allocator
使用构造函数返回一个拷贝。
c.insert(pos,elem)
c.insert(pos,n,elem)
c.insert(pos,beg,end)
在pos位置插入一个elem拷贝，传回新数据位置。
在pos位置插入>n个elem数据。无返回值。
在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。无返回值。
c.max_size()
返回容器中最大数据的数量。
c.pop_back()
删除最后一个数据。
c.pop_front()
删除头部数据。
c.push_back(elem)
在尾部加入一个数据。
c.push_front(elem)
在头部插入一个数据。
c.rbegin()
传回一个逆向队列的第一个数据。
c.rend()
传回一个逆向队列的最后一个数据的下一个位置。
c.resize(num)
重新指定队列的长度。
c.size()
返回容器中实际数据的个数。
C1.swap(c2)
Swap(c1,c2)
将c1和c2元素互换。
同上操作。

　　Deque操作

函数
描述
operator[]
返回容器中指定位置的一个引用。

　　上面这些特征和vector明显相似，所以我们会提出下面的疑问。

　　问题：如果deque和vector可以提供相同功能的时候，我们使用哪一个更好呢？

　　回答：如果你要问的话，就使用vector吧。

　　或者你给个解释？

　　非常高兴你这样问，的确，这并不是无中生有的，事实上，在C++标准里解释了这个问题，下面有一个片断：

　　vector在默认情况下是典型的使用序列的方法，对于deque，当使用插入删除操作的时候是一个更好的选择。

　　有趣的是，本文就是要非常彻底地理解这句话。

　　什么是新的？

　　细读上面两张表格，你会发现和vector比较这里增加了两个函数。

　　1、c.push_front(elem) —— 在头部插入一个数据。

　　2、c.pop_front() —— 删除头部数据。

　　调用方法和c.push_back(elem)和c.pop_back()相同，这些将来会告诉我们对于deque> 会非常有用，deque可以在前后加入数据。>

　　缺少了什么？

　　同时你也会发现相对于vector> 缺少了两个函数，你将了解到deque> 不需要它们。

　　1、capacity()—— 返回vector当前的容量。

　　2、reserve() —— 给指定大小的vector> 分配空间。

　　这里是我们真正研究的开始，这里说明deque> 和vector它们在管理内部存储的时候是完全不同的。deque是大块大块地分配内存，每次插入固定数量的数据。vector是就近分配内存（这可能不是一个坏的事情）。但我们应该关注是，vector每次增加的内存足够大的时候，在当前的内存不够的情况。下面的实验来验证deque不需要capacity()和reserve()> 是非常有道理的。