堆栈和队列的C ++默认实现

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？ Stack and Queue不支持随机访问，总是在两端都运行，因此list应该是实现它们的最直观的方式，而deque支持随机访问（具有固定时间）没必要。

任何人都可以解释这种实现背后的原因吗？

Answer 1

使用std::list作为基础容器，每个std::stack::push进行内存分配。 std::deque会按块分配内存，并且可以重用其备用容量以避免内存分配。

使用小元素，列表节点的存储开销也可能变得很大。例如。 std::list<int>节点大小为24个字节（在64位系统上），元素仅占用4个字节-至少有83％的存储开销。

Answer 2

主要原因是因为前后插入和删除的双端队列平均速度高于列表

deque速度更快，因为内存是按块分配的，因为列表需要在每个元素上分配，而分配是昂贵的操作。

benchmark

Answer 3

我认为应该反过来问：如果可以使用数组，为什么要使用列表？

该列表更加复杂：更多的分配，更多的资源（用于存储指针）和更多的工作（即使都是固定的时间）。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

让我们比较序列容器：

std::array就可以了，它不会改变大小。

std::list优化了迭代器的无效性，允许在已知位置插入，并且缺乏随机访问权限。它具有O（N）个空间开销，且常数较大，并且缓存位置不正确。

std::forward_list是list残缺不全的文件，具有较小的空间开销

std::deque优化了追加或前置操作，但以不连续为代价。它具有O（N）个空间开销，且常数较小，并且缓存位置中等。

std::vector优化了访问速度，但要以插入/删除为代价，但要保留结尾处以外的位置。它具有O（1）的空间开销，并且具有很好的缓存局部性。

那么这对于堆栈和队列意味着什么？

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要求两端都进行操作。 std::deque和std::list是唯一的候选人。

选择std::deque作为默认设置是一种一致性，因为std::vector通常对std::stack更好，但不适用于std::queue。

请注意，尽管std::priority_queue的名称类似于std::queue，但实际上它更类似于std::stack，只需要在一端进行修改。它还受益于std::vector的原始访问速度，从而使堆保持不变。