std :: deque比std :: vector更快插入到最后？

Question

我開始比較：

• 插入列表的前面
• 插入向量的背面
• 插入一個雙端隊列的前面

但后來我注意到即使在push_back() ，deque似乎也更快了。 我一定做錯了什么 ，我不敢相信一個更普通的容器會勝過某個特定容器。

我使用谷歌基准測試的代碼：

#include "benchmark/benchmark.h"
#include <deque>
#include <vector>

#define NUM_INS 1000

static void BM_InsertVector(benchmark::State& state) {
    std::vector<int> v;
    v.reserve(NUM_INS);
    while (state.KeepRunning()) {
        state.PauseTiming();
        v.clear();
        state.ResumeTiming();
        for (size_t i = 0; i < NUM_INS; i++)
            v.push_back(i);
    }
}
BENCHMARK(BM_InsertVector);

static void BM_InsertDeque(benchmark::State& state) {
    std::deque<int> v;
    while (state.KeepRunning()) {
        state.PauseTiming();
        v.clear();
        state.ResumeTiming();
        for (size_t i = 0; i < NUM_INS; i++)
            v.push_back(i);
    }
}
BENCHMARK(BM_InsertDeque);

BENCHMARK_MAIN();

結果：

Run on (1 X 2592 MHz CPU )
2016-02-18 14:03:47
Benchmark         Time(ns)    CPU(ns) Iterations
------------------------------------------------
BM_InsertVector       2820       2470     312500                                 
BM_InsertDeque        1872       1563     406977

在使用元素數量時，我注意到一些差異，但是deque總是優於矢量。

編輯：編譯器： gcc version 5.2.1編譯： g++ -O3 -std=c++11 push_front.cpp -lbenchmark -lpthread

我認為-O3實際上是工具性的; 當我關閉它時，我的deque性能會稍差一些 。

Answer 1

我認為向量較慢，因為你正在調用clear() ，這取決於你的STL實現，可能會釋放底層數組存儲。

如果是這種情況，那么你的reserve()電話沒有幫助; 並且您的矢量不斷調整大小，這需要將每個元素移動到新的更大的存儲空間。

Answer 2

連續向動態容器添加元素涉及基本上3個成本來源：

1. 內存管理。
2. 容器的內部簿記。
3. 需要對元素本身執行的任何操作。 值得注意的是， 任何使插入時引用無效的容器都可能會移動/復制元素。

讓我們從1.開始vector繼續要求內存加倍，並且deque分配固定大小的塊（ deque通常實現為數組陣列，較低層數組具有固定大小）。 要求更多的內存可能需要更長的時間，但通常要求更少，但通常情況下，除非你的堆非常分散，一次性要求一個大塊是獲得一些內存的最快方法。 分配一個meg一次可能更快，然后要求千字節1000次。 所以很明顯， vector最終會在這里具有優勢（直到容器如此之大，它受到碎片的影響）。 然而，這最終不是：你只要求1000個元素。 我寫了以下代碼http://coliru.stacked-crooked.com/a/418b18ff8a81c1c0 。 它不是很有趣，但它基本上使用一個簡單的分配器來增加全局，以查看執行了多少分配。

在你的基准測試過程中， vector要求內存11次，而deque只有deque一直要求相同數量， vector要求加倍量。 同樣， vector必須free調用10次。 並且deque 0.這似乎是deque的小勝利。

對於內部簿記， vector的實現比deque更簡單。 畢竟， vector只是一個動態數組， deque是一個數組數組，嚴格來說更復雜。 所以這顯然是vector的勝利。

最后，關於操作本身的元素。 在deque ，沒有任何東西被移動。 使用vector ，每個新的堆分配也涉及移動所有元素。 它可能被優化為使用memcpy來處理普通類型，但是甚至可以看到，這是對memcpy的10次調用來復制1,2,4,8 ... 512個整數。 這顯然是deque的勝利。

我可以推測，啟動O3可以非常積極地插入deque許多更復雜的代碼路徑，減輕2的重量。但顯然，除非你做更詳細（非常小心！）的基准測試，否則你永遠不會知道肯定。

大多數情況下，這篇文章表明它比簡單的專業容器更復雜，而不是更普遍的容器。 我會做一個預測（把我的脖子剪掉，就像它一樣）：如果你增加元素的數量甚至可以說是2或4的因子，你就不會再看到deque win了。 這是因為deque將使堆分配的數量增加2倍或4倍，但是vector只會增加1-2倍。

我在這里deque注意， deque實際上是一種奇怪的數據結構; 它理論上是一個數組數組，但在許多實現中，數組要么是一定的大小，要么只是一個元素，無論哪個更大。 此外，它的一些大O保證是無稽之談。 push_back只是固定的常量時間，因為在C ++中，只對元素本身的操作計入大O.否則應該清楚，因為它是一個數組數組，頂級數組的大小與數量成正比已存儲的元素。 最終，頂級陣列的空間不足，你必須重新分配它，移動O（N）指針。 所以它不是真的O（1） push_back 。