c ++容器在将元素添加到末尾时非常有效答案

【问题标题】：c++ container very efficient at adding elements to the endc ++容器在将元素添加到末尾时非常有效
【发布时间】：2015-06-09 15:04:46
【问题描述】：

我一直在运行一个用于科学目的的 c++ 程序，现在我正在考虑对其进行优化。

瓶颈似乎是我需要堆叠整数对的函数。他们的数量从一开始就不可能知道，我一直在使用一个自定义结构的std::vector，其中包含两个ints。是否有更有效的数据容器可以在末尾重复添加元素？我应该将它与两个 ints 一起使用，而不是一对或自定义结构吗？

编辑：在对我的程序进行计时和分析之后，我可以说，就我的使用而言，vector 比deque 稍快（仅快 3%）。我的外行结论是 CPU 很好地利用了数据的连续性。优化对我来说比以往任何时候都更神奇！对于那些可能会有所帮助的人：实际上，通过从 STL C++ 11 随机数生成器切换到 BOOST 生成器，我显着提高了运行时间。

【问题讨论】：

相关：stackoverflow.com/questions/471432/…
您需要如何访问数据？您需要从前面、后面还是中间访问它？此信息对于确定要使用的容器很重要。
std::pair<int, int> 用于保存一对整数。您不需要制作自己的结构来保存它。至于选择快速附加的数据结构，这方面有很多内容。但最终，理论上快速的（例如链表）可能会被现代 CPU 缓存策略破坏，因此您可能必须尝试各种容器和基准测试，直到获得满意的解决方案。
std::vector<std::pair<int, int>> 很好，尝试在已知资源估计的情况下策略性地使用reserve，并避免破坏和重建向量。
@bastien 不一定。 std::list 将导致每个节点的动态内存分配，并且您的数据可能分散在您的内存中。 std::vector 在向量末尾有一个摊销的 O(1) 插入，当按顺序访问元素时，您将拥有更好的内存局部性。（CPU 喜欢按顺序访问内存……）

标签： c++ vector containers

【解决方案1】：

您必须执行的对数重新分配的成本可以说是无关紧要的。但是，您可以考虑使用std::deque 来保证O(1) 在前面和末尾的插入。您将失去连续性，但一些缓存友好性得以保留。 deque 通常是一个不错的折衷方案，尤其是当您需要从前面弹出时。

还要考虑估计向量将存储的元素数量，并使用reserve。但请注意不要浪费太多内存，否则会产生相反的效果。

【讨论】：

对此进行了很好的研究：codeproject.com/Articles/5425/…
感谢您的建议，我将对两者进行基准测试，看看是否有改进。我虽然想调用储备，但后来我意识到我不知道最终大小的分布或平均值，并且在计时时使用非常大的值是低效的。非常感谢！！
记住也要遵循@KerrekSB 的建议，即尽可能重用向量。

【解决方案2】：

正如 gd1 已经提到的，std::deque（双端队列）允许在两端快速插入和删除。此外，在双端队列的任一端插入和删除都不会使指针或引用无效。

在您的情况下，您可以使用 std::deque 和 std::pair（在 <utility> 中定义）来满足您的需求：

// Small example:
deque<pair<int, int>> deq;
deq.push_back({1234, 4321});
cout << deq.at(0).first << " " << deq.at(0).second;

// using 'at' above, should normally be inside a try block as it may throw 
// out_of_range exception

【讨论】：