STL容器 vector,list,deque 性能比较

C++的STL模板库中提供了3种容器类：vector,list,deque
对于这三种容器，在觉得好用的同时，经常会让我们困惑应该选择哪一种来实现我们的逻辑。
在少量数据操作的程序中随便哪一种用起来感觉差别并不是很大，
但是当数据达到一定数量后，会明显感觉性能上有很大差异。

本文就试图从介绍，以及性能比较两个方面来讨论这个问题。

1. vector - 会自动增长的数组

1. list - 擅长插入删除的链表

1. deque - 拥有vector和list两者优点的双端队列

1. 性能竞技场

1. 性能总结与使用建议

1. 测试程序清单

vector - 会自动增长的数组

vector又称为向量数组，他是为了解决程序中定义的数组是
不能动态改变大小这个缺点而出现的。
一般程序实现是在类创建的时候同时创建一个定长数组，
随着数据不断被写入，一旦数组被填满，则重新开辟一块更大的内存区，
把原有的数据复制到新的内存区，抛弃原有的内存，如此反复。

由于程序自动管理数组的增长，对于我们程序员来说确实轻松了不少，
只管把数据往里面插就行了，当然把物理内存和虚拟内存插爆掉了
就是操作系统来找你麻烦了:-)

vector由于数组的增长只能向前，所以也只提供了后端插入和后端删除，
也就是push_back和pop_back。当然在前端和中间要操作数据也是可以的，
用insert和erase，但是前端和中间对数据进行操作必然会引起数据块的移动，
这对性能影响是非常大的。

对于所有数组来说，最大的优势就是随机访问的能力。
在vector中，提供了at和[]运算符这两个方法来进行随机访问。
由于每个数据大小相同，并且无间隔地排列在内存中，
所以要对某一个数据操作，只需要用一个表达式就能直接计算出地址：
address = base + index * datasize

同样，对vector进行内存开辟，初始化，清除都是不需要花大力气的，
从头到尾都只有一块内存。

list - 擅长插入删除的链表

有黑必有白，世界万物都是成对出现的。
链表对于数组来说就是相反的存在。
数组本身是没有动态增长能力的（程序中也必须重新开辟内存来实现），
而链表强悍的就是动态增长和删除的能力。
但对于数组强悍的随机访问能力来说的话，链表却很弱。

list是一个双向链表的实现。
为了提供双向遍历的能力，list要比一般的数据单元多出两个指向前后的指针。
这也是没办法的，毕竟现在的PC内存结构就是一个大数组，
链表要在不同的环境中实现自己的功能就需要花更多空间。

list提供了push_back，push_front，pop_back，pop_front四个方法
来方便操作list的两端数据的增加和删除，不过少了vector的at和[]运算符的
随机访问数据的方法。并不是不能实现，而是list的设计者
并不想让list去做那些事情，因为他们会做得非常差劲。

对于list来说，清除容器内所有的元素是一件苦力活，
因为所有数据单元的内存都不连续，list只有一个一个遍历来删除。

deque - 拥有vector和list两者优点的双端队列

黑与白，处于这两个极端之间的就是令人愉悦的彩色了。
deque作为vector和list的结合体，确实有着不凡的实力。

STL的deque的实现没有怎么去看过，不过根据我自己的猜测，
应该是把数组分段化，在分段的数组上添加指针来把所有段连在一起，
最终成为一个大的数组。

deque和list一样，提供了push_back，push_front，
pop_back，pop_front四个方法。可以想象，如果要对deque的两端进行操作，
也就是要对第一段和最后一段的定长数组进行重新分配内存区，
由于分过段的数组很小，重新分配的开销也就不会很大。

deque也和vector一样，提供了at和[]运算符的方法。
要计算出某个数据的地址的话，虽然要比vector麻烦一点，
但效率要比list高多了。
首先和list一样进行遍历，每次遍历的时候累积每段数组的大小，
当遍历到某个段，而且baseN <= index < baseN + baseN_length的时候，
通过address = baseN + baseN_index就能计算出地址
由于分过段的后链表的长度也不是很长，所以遍历对于
整体性能的影响就微乎其微了。

看起来deque很无敌吧，不过deque和希腊神话的阿吉里斯一样，
再怎么强大也是有自己的弱点的，之后的测试数据中就能看到了。

P.S.请搜索「阿吉里斯的脚后跟」来获取详细内容