C ++ STL：哪種迭代方法比STL容器更好？

Question

這對你們中的一些人來說可能看起來很無聊，但是對於STL容器，以下哪兩種迭代方法更好？ 為什么 ？

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使用較少的代碼實現相同。 在容器上簡單的迭代是什么似乎遍布任何源代碼的地方。 所以，我傾向於選擇方法1，這似乎可以減少視覺混亂和代碼大小。

PS：我知道迭代器可以做的不僅僅是一個簡單的索引。 但是，請將回復/討論集中在如上所示的容器上的簡單迭代上。

Answer 1

第一個版本適用於任何容器，因此在將任何容器作為參數的模板函數中更有用。 即使對於矢量，它也可以略微提高效率。

第二個版本僅適用於矢量和其他整數索引容器。 對於那些容器來說，它更加慣用，C ++的新手很容易理解它，如果你需要對索引執行其他操作，這很有用，這種情況並不少見。

像往常一樣，我擔心沒有簡單的“這個更好”的答案。

Answer 2

如果你不介意（非常？）小的效率損失，我建議使用Boost.Foreach

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

Answer 3

方法0更快，因此建議使用。

方法1使用size（），允許為O（1），具體取決於容器和stl實現。

Answer 4

以下迭代標准庫容器的方法是最好的。

使用C ++ 11 （及以后）的范圍內，基於for -loop與auto符 ：

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

這與您的Method 0類似，但需要更少的輸入，更少的維護，並適用於與std::begin()和std::end()兼容的任何容器， 包括普通舊數組。

Answer 5

方法0的一些更多優點：

• 如果你從vector移動到另一個容器，循環保持不變，
• 如果需要，很容易從迭代器移動到const_iterator，
• 當c ++ 0x到來時，自動打字會減少一些代碼的混亂。

主要的缺點是，在許多情況下，您掃描兩個容器，在這種情況下，索引比保留兩個迭代器更清晰。

Answer 6

巧合的是我最近進行了速度測試（用rand（）填充10 * 1024 * 1024英寸）。
這些是3次運行，時間以納秒為單位

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，由於特殊的迭代器優化（VC ++ 2008），它似乎運行速度最快。 微秒的時間。

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

結論：使用標准算法，它們可能比顯式循環更快！ （也是好的做法）

更新：以上時間處於I / O限制的情況下，我使用CPU綁定進行相同的測試（迭代一個相對較短的向量，它應該重復適合緩存，將每個元素乘以2並寫回向量）

//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，與for_each相比，VC ++中的迭代器和operator []相當慢（這似乎會降低迭代器的性能，通過一些模板魔法降低指針的性能）。
在GCC中，訪問時間僅對at（）更糟，這是正常的，因為它是測試中唯一的范圍檢查函數。

Answer 7

方法0，原因有幾個。

• 它更好地表達了您的意圖，這有助於編譯器優化和可讀性
• 逐個錯誤的可能性較小
• 即使你用一個沒有operator []的列表替換向量也可以工作

當然，最好的解決方案通常是解決方案2：std算法之一。 std :: for_each，std :: transform，std :: copy或其他你需要的東西。 這有一些進一步的優點：

• 它更好地表達了您的意圖，並允許一些重要的編譯器優化（MS的安全SCL對您的方法0和1執行邊界檢查，但將在std算法上跳過它）
• 它的代碼較少（至少在調用站點。當然你必須編寫一個函子或者某些東西來替換循環體，但是在使用站點，代碼會被清理掉很多，這可能是它最重要的地方。

通常，避免過度指定代碼。 准確指定您想要完成的任務，而不是其他內容。 std算法通常是去那里的方法，但即使沒有它們，如果你不需要索引i ，為什么要這樣做呢？ 在這種情況下，請使用迭代器。

Answer 8

這取決於哪種類型的容器。 對於vector ，使用哪個可能無關緊要。 方法0已經變得更加慣用，但正如大家所說，它們並沒有太大的區別。

如果你決定使用一個list ，相反，方法1原則上是O(N) ，但事實上at()方法中沒有列表，所以你甚至不能這樣做。 （所以在某種程度上你的問題疊加在甲板上。）

但這本身就是方法0的另一個參數：它對不同的容器使用相同的語法。

Answer 9

上面沒有考慮的可能性：取決於“做某事”的細節，可以同時使用方法0和方法1，您不必選擇：

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

這樣，找到索引或訪問相應的成員都是以微不足道的復雜性獲得的。