C ++ STL：哪种迭代方法比STL容器更好？

Question

这对你们中的一些人来说可能看起来很无聊，但是对于STL容器，以下哪两种迭代方法更好？ 为什么 ？

class Elem;
typedef vector<Elem> ElemVec;
ElemVec elemVec;

// Method 0
for (ElemVec::iterator i = elemVec.begin(); i != elemVec.end(); ++i)
{
    Elem& e = *i;
    // Do something
}

// Method 1
for (int i = 0; i < elemVec.size(); ++i)
{
    Elem& e = elemVec.at(i);
    // Do something
}

方法0似乎更清晰STL，但方法1使用较少的代码实现相同。 在容器上简单的迭代是什么似乎遍布任何源代码的地方。 所以，我倾向于选择方法1，这似乎可以减少视觉混乱和代码大小。

PS：我知道迭代器可以做的不仅仅是一个简单的索引。 但是，请将回复/讨论集中在如上所示的容器上的简单迭代上。

Answer 1

第一个版本适用于任何容器，因此在将任何容器作为参数的模板函数中更有用。 即使对于矢量，它也可以略微提高效率。

第二个版本仅适用于矢量和其他整数索引容器。 对于那些容器来说，它更加惯用，C ++的新手很容易理解它，如果你需要对索引执行其他操作，这很有用，这种情况并不少见。

像往常一样，我担心没有简单的“这个更好”的答案。

Answer 2

如果你不介意（非常？）小的效率损失，我建议使用Boost.Foreach

BOOST_FOREACH( Elem& e, elemVec )
{
    // Your code
}

Answer 3

方法0更快，因此建议使用。

方法1使用size（），允许为O（1），具体取决于容器和stl实现。

Answer 4

以下迭代标准库容器的方法是最好的。

使用C ++ 11 （及以后）的范围内，基于for -loop与auto符 ：

// Method 2
for (auto& e: elemVec)
{
    // Do something with e...
}

这与您的Method 0类似，但需要更少的输入，更少的维护，并适用于与std::begin()和std::end()兼容的任何容器， 包括普通旧数组。

Answer 5

方法0的一些更多优点：

• 如果你从vector移动到另一个容器，循环保持不变，
• 如果需要，很容易从迭代器移动到const_iterator，
• 当c ++ 0x到来时，自动打字会减少一些代码的混乱。

主要的缺点是，在许多情况下，您扫描两个容器，在这种情况下，索引比保留两个迭代器更清晰。

Answer 6

巧合的是我最近进行了速度测试（用rand（）填充10 * 1024 * 1024英寸）。
这些是3次运行，时间以纳秒为单位

vect[i] time      : 373611869  
vec.at(i) time    : 473297793  
*it = time        : 446818590  
arr[i] time       : 390357294  
*ptr time         : 356895778  

更新：添加了stl-algorithm std :: generate，由于特殊的迭代器优化（VC ++ 2008），它似乎运行速度最快。 微秒的时间。

vect[i] time      : 393951
vec.at(i) time    : 551387
*it = time        : 596080
generate = time   : 346591
arr[i] time       : 375432
*ptr time         : 334612

结论：使用标准算法，它们可能比显式循环更快！ （也是好的做法）

更新：以上时间处于I / O限制的情况下，我使用CPU绑定进行相同的测试（迭代一个相对较短的向量，它应该重复适合缓存，将每个元素乘以2并写回向量）

//Visual Studio 2008 Express Edition
vect[i] time      : 1356811
vec.at(i) time    : 7760148
*it = time        : 4913112
for_each = time   : 455713
arr[i] time       : 446280
*ptr time         : 429595

//GCC
vect[i] time      : 431039
vec.at(i) time    : 2421283
*it = time        : 381400
for_each = time   : 380972
arr[i] time       : 363563
*ptr time         : 365971  

有趣的是，与for_each相比，VC ++中的迭代器和operator []相当慢（这似乎会降低迭代器的性能，通过一些模板魔法降低指针的性能）。
在GCC中，访问时间仅对at（）更糟，这是正常的，因为它是测试中唯一的范围检查函数。

Answer 7

方法0，原因有几个。

• 它更好地表达了您的意图，这有助于编译器优化和可读性
• 逐个错误的可能性较小
• 即使你用一个没有operator []的列表替换向量也可以工作

当然，最好的解决方案通常是解决方案2：std算法之一。 std :: for_each，std :: transform，std :: copy或其他你需要的东西。 这有一些进一步的优点：

• 它更好地表达了您的意图，并允许一些重要的编译器优化（MS的安全SCL对您的方法0和1执行边界检查，但将在std算法上跳过它）
• 它的代码较少（至少在调用站点。当然你必须编写一个函子或者某些东西来替换循环体，但是在使用站点，代码会被清理掉很多，这可能是它最重要的地方。

通常，避免过度指定代码。 准确指定您想要完成的任务，而不是其他内容。 std算法通常是去那里的方法，但即使没有它们，如果你不需要索引i ，为什么要这样做呢？ 在这种情况下，请使用迭代器。

Answer 8

这取决于哪种类型的容器。 对于vector ，使用哪个可能无关紧要。 方法0已经变得更加惯用，但正如大家所说，它们并没有太大的区别。

如果你决定使用一个list ，相反，方法1原则上是O(N) ，但事实上at()方法中没有列表，所以你甚至不能这样做。 （所以在某种程度上你的问题叠加在甲板上。）

但这本身就是方法0的另一个参数：它对不同的容器使用相同的语法。

Answer 9

上面没有考虑的可能性：取决于“做某事”的细节，可以同时使用方法0和方法1，您不必选择：

for (auto i = elemVec.begin(), ii = 0; ii < elemVec.size(); ++i, ++ii)
{
    // Do something with either the iterator i or the index ii
}

这样，找到索引或访问相应的成员都是以微不足道的复杂性获得的。