slist 优于向量的好处？答案

【问题标题】：Benefit of slist over vector?slist 优于向量的好处？
【发布时间】：2009-05-25 15:08:06
【问题描述】：

我需要的只是一个动态增长的数组。我不需要随机访问，我总是插入到最后，从头到尾阅读。

slist 似乎是第一选择，因为它提供了我需要的足够多的东西。但是，我不知道使用 slist 而不是 vector 可以获得什么好处。此外，我读过的一些关于 STL 的材料说，“向量通常是访问元素以及从序列末尾添加或删除元素的最有效时间”。因此，我的问题是：就我的需求而言，slist 真的比 vector 更好吗？提前致谢。

【问题讨论】：

请注意，slist 是 sgi STL 发行版的一部分，但不是 C++ 标准库的一部分。不过，在 C++0x/C++1x（下一个 C++ 版本）中有一个 std::forward_list。
谢谢，我刚才也知道了。
STL中还有一个std::list类。

标签： c++ list stl vector

【解决方案1】：

对于初学者来说，slist 是非标准的。

根据您的选择，链表会比向量慢，相信它。造成这种情况的原因有两个：

首先是缓存局部性；矢量将其元素线性存储在 RAM 中，这有助于缓存和预取。
其次，附加到链表涉及动态分配，这会增加大量开销。相比之下，向量大部分时间不需要分配内存。

但是，std::deque 可能会更快。 In-depth performance analysis 表明，尽管有相反的偏见，std::deque 在性能（如果不需要随机访问）方面几乎总是优于 std::vector，因为它改进了（分块）内存分配策略。

【讨论】：

是什么让你觉得 slist 会更慢，这个神秘的（并且适用于所有应用程序）性能评估在哪里？ sgi.com/tech/stl/Deque.html 说，“deque 与向量的主要不同之处在于，deque 还支持在序列开头的恒定时间插入和删除元素。”但是 OP 明确表示他一开始就没有进行插入或删除。
另外，我很难相信您找不到 slist 的文档。
马修：被指控有罪：我很懒惰。关于您的指控：SGI 文章所说的内容已经过时了；这被认为是正确的，但基准测试只是表明deque 的性能优于vector，即使在矢量典型用法中也是如此。我已经链接了相关分析。
确实如此。如果我们不处理很少的数据项，我也会推荐双端队列。 deque 是 std::stack 的默认底层序列并非巧合。但是，对于少数项目，vector 应该是默认值。（std::stack 不知道会推送多少项目，所以使用双端队列是安全的方式）。
顺便说一句，这是另一个很好的例子，为什么调用标准库“STL”会导致很多混乱。我从不这样做，因为“STL”的含义很多，而C++标准库的含义只有一个。

【解决方案2】：

是的，如果您总是从头到尾阅读，slist（链表）听起来是不错的选择。可能的例外是，如果您将在最后同时插入大量元素。那么，如果你适当地使用reserve，向量可能会更好。

当然，配置文件以确保它更适合您的应用程序。

【讨论】：

这听起来与我写的（并用数据备份）相反，所以它可能不对。
您没有提供关于 slist 的任何数据，只是提供了模糊的承诺，以及对其他两个（除了 slist）结构的比较。
再次：对不起。显然我有点愚蠢，我混淆了基准。

【解决方案3】：

Matt Austern（“Generic Programming and the STL”的作者和一般 C++ 大师）强烈主张将单链表包含在即将到来的 C++ 标准中；有关更多详细信息，请参阅他在http://www.accu-usa.org/Slides/SinglyLinkedLists.ppt 的演讲和他在http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2008/n2543.htm 的长文，包括对可能指导您选择这种数据结构的权衡的讨论。（请注意，目前提议的名称是 forward_list，尽管 slist 是 SGI 的 STL 和其他流行库中的传统名称）。

【讨论】：

【解决方案4】：

我会第二次（或者第三次......）认为std::vector 或std::deque 将完成这项工作。我唯一要补充的是一些额外的因素，它们应该指导std::vector<T> 和std::list<T> 之间的决定。这些和T的特性以及你打算用什么算法有很大关系。

首先是内存开销。 Std::list 是基于节点的容器，因此如果 T 是原始类型或相对较小的用户定义类型，则基于节点的链接的内存开销可能是不可忽略的 - 考虑到 std::list<int> 可能对每个元素至少使用3 * sizeof(int) 存储，而std::vector 将仅使用具有较小标头开销的sizeof(int) 存储。 Std::deque 与 std::vector 类似，但开销很小，与 N 呈线性关系。

下一个问题是复制构建的成本。如果T(T const&) 非常昂贵，那么请避开std::vector<T>，因为随着向量大小的增长，它会导致出现一堆副本。这就是std::deque<T> 显然是赢家而std::list<T> 也是竞争者的地方。

通常指导容器类型决策的最后一个问题是您的算法是否可以使用 std::vector 和 std::deque 的迭代器失效约束。如果您将大量操作容器元素（例如，排序、在中间插入或洗牌），那么您可能想要倾向于std::list，因为操作顺序只需要重置一些链接指针。

【讨论】：

【解决方案5】：

我猜你的意思是 std::list 的“slist”。当您需要对一系列元素进行快速、随机访问、保证连续内存和快速顺序读取（IOW，从头到尾）时，向量是很好的选择。当您需要在序列的开头或结尾快速（恒定时间）插入或删除项目时，列表是很好的选择，但不关心随机访问或顺序读取的性能。

差异的原因在于 2 的实现方式。向量在内部实现为项目数组，当添加项目时达到其大小/容量时需要重新分配。列表被实现为双向链表，这可能导致顺序读取的缓存未命中。随机访问列表还需要从列表中的第一个（或最后一个）项目开始扫描，直到找到您请求的项目。

【讨论】：

刚刚意识到，slist，一个单链表，不标准吗？它确实出现在 HP/SGI STL 中。
不幸的是，std::list 是一个双向链表，考虑到 OP 的描述要求，这是完全没有必要的。否则，我同意这一点。

【解决方案6】：

对我来说，std::deque 听起来不错。它具有向量的内存优势，例如为每个“slab”（有利于 CPU 缓存）分配连续内存，没有像 std::list 那样的每个元素的开销，并且不需要将整个集合重新分配为 std::vector做。阅读更多关于std::deque here

【讨论】：