在进行少量插入时，我应该使用哪个stl容器

Which stl container should I use when doing few inserts?

本文关键字：容器 stl 我应该 插入      更新时间：2023-10-16

我不知道确切的数字，但我会尽力的。我有一个10000元素的deque，它一开始就被填充了。然后我扫描每个元素，让每20个元素插入一个新元素。插入将发生在当前位置，并且可能返回一个元素。

我不需要记住位置，但我也不需要随机访问。我想要快速插入。deque和vector在插入时要付出沉重的代价吗？我应该使用列表吗？

我的另一个选择是有一个第二个deque列表，当我浏览每个元素时，将其插入到另一个deque名单，除非我需要进行我所说的插入。这确实需要快速，因为它是一款性能密集型应用程序。但我使用了很多指针（每个元素都是一个指针），这让我很沮丧，但没有办法解决这个问题，所以我应该假设一级缓存总是会丢失？

在这种情况下，我会从std::vector开始，但对大规模突变使用第二个std::vector，适当地使用reserve()，然后使用swap()作为载体。

更新

它将采用以下通用形式：

std:vector<t_object*> source; // << source already holds 10000 elements
std:vector<t_object*> tmp;
// to minimize reallocations and frees to 1 and 1, if possible.
// if you do not swap or have to grow more, reserving can really work against you.
tmp.reserve(aMeaningfulReserveValue);
while (performingMassMutation) {
  // "i scan through each element and lets every 20 elements"
  for (twentyElements)
    tmp.push_back(source[readPos++]);
  // "every 20 elements i'll need to insert an new element"
  tmp.push_back(newElement);
}
// approximately 500 iterations later…
source.swap(tmp);

Borealid提出了一个很好的观点，那就是measure——执行情况会根据您的std库实现、数据大小、复制的复杂性等而发生巨大变化

对于具有my配置的此大小集合的原始指针，vector大规模突变和以上push_back比std::list插入快7倍。push_back的测距插入速度快于vector的测距插入。

正如Emile在下面指出的，std::vector::swap()不需要移动或重新分配元素——它只需要交换内部（前提是分配器是相同的类型）。

首先，所有性能问题的答案都是"基准测试"。总是现在

如果您不关心内存开销，也不需要随机访问，但您确实关心持续时间插入，那么list可能非常适合您。

当std::vector具有足够的容量时，它将在结束时具有恒定的时间插入。当容量超过时，它需要一个线性时间拷贝。deque更好，因为它链接了离散的分配，避免了完整的拷贝，并允许您在前端进行恒定的时间插入。随机插入（每20个元素）将始终是线性时间。

至于缓存位置，vector是尽可能好的（连续内存），但您说过您关心插入而不是查找；根据我的经验，在这种情况下，当你扫描到转储时，你不在乎缓存有多热，所以list的糟糕行为无关紧要。

当您经常想在集合中间插入元素或经常删除元素时，列表非常有用。然而，清单读起来很慢。

当您只想在集合的末尾添加或删除元素时，矢量读取速度非常快，但当您在在中间插入元素时，它们读取速度非常慢。这是因为它必须将所有元素在所需位置后移动一个位置，为新元素腾出空间。

Deques基本上是可以用作向量的双链表。

如果您不需要在集合的中间插入元素（您不关心顺序），我建议您使用vector。如果您可以从一开始就近似向量中引入的元素数量，那么还应该使用std::vector::reserve来从一开始分配必要的内存。传递给reserve的值不需要精确，只需要近似即可；如果它比需要的要小，矢量将在必要时自动调整大小。

您可以走两条路：列表始终是随机插入位置的选项，但由于您单独分配每个元素，这也会导致一些性能问题。在deque中插入到位的另一种选择也不好，因为每次插入都要花费线性时间。也许你在新的deque中插入的想法在这里是最好的——你支付了两倍的内存，但另一方面，你总是在第二个deque的末尾或之前的一个元素进行插入——这一切都提供了恒定的摊销时间，而且你仍然可以很好地缓存容器。

为std::vector/deque ::insert等完成的副本数量与插入位置和容器末端之间的元素数量（需要移动以腾出空间的元素数量）成比例。std::vector最坏的情况是O(N)——当您在容器的前面插入时。如果要插入M元素，那么最坏的情况就是O(M*N)，这并不好。

如果超过集装箱容量，还可能涉及重新分配。您可以通过确保前面有足够的::reserve'd空间来防止重新分配。

您的另一个建议是，复制到第二个std::vector/deque容器可能会更好，因为它总是可以组织起来以实现O(N)的复杂性，但要以临时存储两个容器为代价。

使用std::list可以实现原位O(1)插入，但代价是额外的内存开销（存储列表指针等）和减少的内存位置（列表节点不是连续分配的）。您可以通过使用池内存分配器来提高内存位置（可能是提升池？）。

总的来说，你必须进行基准测试，才能真正找出哪种方法是"最快"的。

希望这能有所帮助。

如果您需要在中间快速插入，但不关心随机访问，vector和deque绝对不适合您：对于这些，每次插入东西时，必须移动该元素和结尾之间的所有元素。在内置容器中，list几乎可以肯定是你的最佳选择。然而，对于你的场景来说，更好的数据结构可能是VList，因为它提供了更好的缓存位置，而C++标准库没有提供。维基百科页面链接到C++实现，但从界面的快速视图来看，它似乎并不完全兼容STL；我不知道这是不是你的问题。

当然，最终确定哪一个是最佳解决方案的唯一方法是测量性能。

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