向量与双端运算符 []

Question

如果我们不断地在容器的前后添加，则需要选择双端队列而不是向量。但是抵消呢？ vector's 和 deque's operator[] 是否工作相同？如果不是，哪个更快？

Answer 1

std::vector<T> 是T 元素的平面数组。 std::deque<T> 是一个大小相等的 T 数组。在这两种情况下，索引访问的复杂性都是 O(1)，但std::deque<T> 需要做更多的工作来确定要访问的元素，并且还有一个指示。就像，std::deque<T> 上的迭代器需要进行多次检查（尽管算法可以优化这一点，主要是通过识别分段结构使开销相当小。因此，如果您需要经常使用下标运算符，std::deque<T> 可能是一个糟糕的选择并且在前面插入/删除时在std::vector<T> 中移动元素的成本可能会被抵消。

简单解释一下，std::deque<T>在使用下标运算符的情况下大概需要做什么：可以考虑做这些操作：

T& deque<T>::operator[](size_t n) {
    n += this->first_element;
    size_t subarray = n / size_of_subarrays;
    size_t index    = n % size_of_subarrays;
    return this->subarrays[subarray][index];
}

除法/模数运算符不太可能太昂贵，因为几乎可以肯定选择size_of_subarray 是 2 的幂，即它们基本上相当于位运算。

Answer 2

对于双端队列

下标接近向量的效率

Bjarne Stroustrup《C++ 编程语言》17.2.3

这并不完全相同，因为访问元素需要一个额外的间接。在许多情况下，这又会由于缓存未命中而导致额外的内存命中。因此，随机访问的速度可能要慢几个数量级（实际上，大约是 1000 倍）。但是，这会为多次连续访问摊销，因此在实践中通常不会那么糟糕。

Answer 3

std::deque 类似于std::vectors 的列表，所以如果你真的需要[] 运算符，std::vector 会更快地获取数据，但差异不大，所以你最好看看你多久前后推送数据以确定您是否需要std::vector 或std::deque。

还有一点，如果你使用 for 循环来获取容器的一些索引，你最好使用iterator，因为从std::vector 和std::deque 获取数据的速度差异不会很明显。