Ree's Movements

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STL中基本容器的实现原理

Set 与 Map

set 和map都是无序的保存元素,只能通过它提供的接口对里面的元素进行访问

set:集合, 用来判断某一个元素是不是在一个组里面,使用的比较少

map:映射,相当于字典,把一个值映射成另一个值,如果想创建字典的话使用它好了

string、 vector、list、deque、set 是有序容器

string

string 是 basic_string<char> 的实现,在内存中是连续存放的.为了提高效率,都会有保留内存,如string s= “abcd”,这时s使用的空间可能就是255, 当string再次往s里面添加内容时不会再次分配内存.直到内容>255时才会再次申请内存,因此提高了它的性能. 当内容>255 时,string会先分配一个新内存,然后再把内容复制过去,再复制先前的内容.

对string的操作,如果是添加到最后时,一般不需要 分配内存,所以性能最快; 如果是对中间或是开始部分操作,如往那里添加元素或是删除元素,或是代替元素,这时需要进行内存复制,性能会降低.

如 果删除元素,string一般不会释放它已经分配的内存,为了是下次使用时可以更高效.

由于string会有预保留内存,所以如果大量使 用的话,会有内存浪费,这点需要考虑.还有就是删除元素时不释放过多的内存,这也要考虑.

string中内存是在堆中分配的,所以串的长度可以很大,而char[]是在栈中分配的,长度受到可使用的最大栈长度限制.

如果对知道要使用的字符串的最大长度,那么可以使用普通的 char[],实现而不必使用string. string用在串长度不可知的情况或是变化很大的情况.

如果string已经经历 了多次添加删除,现在的尺寸比最大的尺寸要小很多,想减少string使用的大小,可以使用:

string s = "abcdefg";
string y(s); // 因为再次分配内存时,y只会分配与s中内容大一点的内存,所以浪费不会很大
s.swap(y); // 减少s使用的内存

如果内存够多的话就不用考虑这个了

capacity是查看现在使用内存的函数.大家可以试试看string分配一个一串后的capacity返回值,还有其它操作后的返回值

vector

vector就是动态数组.它也是在堆中分配内存,元素连续存放,有保留内存,如果减少大小后内存也不会释放.如果 新值>当前大小 时才会再分配内存。对最后元素操作最快(在后面添加删除最快), 此时一般不需要移动内存,只有保留内存不够时才需要对中间和开始处进行添加删除元素操作需要移动内存,如果你的元素是结构或是类,那么移动的同时还会进行构造和析构操作,所以性能不高(最好将结构或类的指针放入vector中,而不是结构或类本身,这样可以避免移动时 的构造与析构)。访问方面,对任何元素的访问都是O(1),也就是是常数的,所以vector常用来保存需要经常进行随机访问的内容,并且不需要经常对中间元素进行添加删除操作.

相比较可以看到vector的属性与string差不多,同样可以使用 capacity 看当前保留的内存,使用 swap 来减少它使用的内存.

需要经常随机访问请用vector

list

list 就是链表,元素也是在堆中存放,每个元素都是放在一块内存中 list没有空间预留习惯,所以每分配一个元素都会从内存中分配,每删除一个元素都 会释放它占用的内存,这与上面不同,可要看好了

list在哪里添加删除元素性能都很高,不需要移动内存,当然也不需要对每个元素都进行构造与析构了,所以常用来做随机操作容器. 但是访问list里面的元素时就开始和最后访问最快访问其它元素都是O(n) ,所以如果需要经常随机访问的话,还是使用其它的好

如果你喜欢经常添加删除大对象的话,那么请使用list

要保存的 对象不大,构造与析构操作不复杂,那么可以使用vector代替

list<指针> 完全是性能最低的做法,这种情况下还是使用 vector<指针> 好,因为指针没有构造与析构,也不占用很大内存

deque

双端队列, 也是在堆中保存内容的.它的保存形式如下:

[堆1]

[堆2]

[堆3]

每个堆保存好几个元素,然后堆和堆之间有指针指向,看起来像是 list 和 vector 的结合品,不过确实也是如此 deque 可以让你在前面快速地添加 删除元素,或是在后面快速地添加删除元素,然后还可以有比较高的随机访问速度

vector是可以快速地在最后添加删除元素,并可以快速地 访问任意元素

list是可以快速地在所有地方添加删除元素,但是只能快速地访问最开始与最后的元素

deque在开始和最后添加元素都一样 快,并提供了随机访问方法,像vector一样使用 [] 访问任意元素,但是随机访问速度比不上vector快,因为它要内部处理堆跳转

deque 也有保留空间.另外,由于deque不要求连续空间,所以可以保存的元素比vector更大,这点也要注意一下.还有就是在前面和后面添加元素时都不需要 移动其它块的元素,所以性能也很高