C ++默认实现堆栈和队列

Question

在C ++ Primer 5th中 ，它表示stack和queue的默认实现是deque 。

我想知道为什么他们不使用list ？ 堆栈和队列不支持随机访问，总是在两端操作，因此list应该是实现它们的最直观的方式，并且支持随机访问（具有恒定时间）的deque在某种程度上是不必要的。

有谁能解释这个实施背后的原因？

Answer 1

使用std::list作为底层容器，每个std::stack::push都进行内存分配。 而std::deque以块的形式分配内存，并且可以重用其备用容量来避免内存分配。

对于小元素，列表节点的存储开销也可能变得很重要。 例如， std::list<int>节点大小为24字节（在64位系统上），元素只占用4个字节 - 至少83％的存储开销。

Answer 2

主要原因是因为前后插入和删除的deque比平均列表更快

deque更快，因为内存是由块分配的，因为列表需要在每个元素上分配，并且分配是昂贵的操作。

基准

Answer 3

我认为问题应该反过来问：如果你可以使用数组，为什么要使用列表？

列表更复杂：更多的分配，更多的资源（用于存储指针）和更多的工作要做（即使它都是在恒定的时间）。 另一方面，首选列表的主要属性也与堆栈和队列无关：恒定时间随机插入和删除。

Answer 4

让我们比较一下序列容器：

std::array是正确的，它不会改变大小。

std::list优化迭代器非失效，允许在已知位置插入，并且缺少随机访问。 它具有O（N）空间开销，具有大常量，并且具有错误的缓存局部性。

std::forward_list是一个更加残缺的list ，空间开销更小

std::deque优化附加或前置，但不以连续为代价。 它具有O（N）空间开销，具有较小的常量，并且具有中等缓存局部性。

std::vector优化访问速度，代价是插入/删除除了结尾之外的任何地方。 它具有O（1）空间开销和很好的缓存局部性。

那么这对堆栈和队列意味着什么呢？

std::stack只需要一端操作。 std::vector ， std::deque和std::list都提供了必要的操作

std::queue需要两端的操作。 std::deque和std::list是唯一的候选人。

因此std::deque作为默认选择是一致的，因为std::vector通常更适合std::stack ，但不适用于std::queue 。

请注意， std::priority_queue虽然命名类似于std::queue ，但实际上更类似于std::stack ，只需要在一端进行修改。 它还从std::vector的原始访问速度中获益更多，保持堆不变。