搞定技术面试：那些你可能不知道的 vector 和 array 的区别

最近几年，计算机工做愈加难找，你必须比其余人了解的更多，才能有更多的机会找到一个更好的工做。

C++ 标准库（STL）是不少C++面试中都会问到的问题，不少不少问题会关于 Vector 的空间分配、动态增加之类的问题，那么你了解 STL 中那些顺序容器的区别与联系吗？ 你知道在什么状况选用什么容器吗？

先说结论，通常状况选择 vector 是很好的选择，若是你的程序目标有以下特色时，才可能须要换用别的容器：

• 有不少小元素、空间额外开销比较重要，不要使用 list 和 forward_list；
• 程序要求随机访问，选择 vector 和 deque；
• 程序常常在中间插入元素，能够选择 list 和 forward_list；
• 程序只在头尾插入元素，不常在中间插入元素，选择 deque；
• 程序一开始插入时会在中间插入元素，但以后的使用过程当中基本不在中间插入元素，先用 list 处理输入场景，再用 vector 拷贝 list 的数据，处理后续使用。

总体介绍

全部的顺序容器都具备能够快速按顺序访问元素的能力，但每种容器在具体的实现上又有些区别。

顺序容器类型	含义	特色
vector	可变大小数组	随机访问快、尾部插入元素快、其余位置插入、删除元素慢
deque	双端队列	随机访问快、头尾插入元素快
list	双向链表	只支持双向顺序访问、在任何位置插入、删除元素都很快
forward_list	单向链表	只支持从前日后的单向顺序访问、在任何位置插入删除元素都很快
array	固定大小数组	随机访问快、容器大小固定不支持插入删除元素
string	字符串，相似vector，专门保存字符、随机访问快、在尾部插入删除元素快

按类型介绍

vector string

vector 和 string 将元素保存在连续的内存空间中，分配一段连续的内存空间进行存储，其迭代器采用 C++ 指针便可，所以其支持随机访问和存储，支持下标操做符，节省空间。可是其在分配的内存不够的状况下，须要对容器总体进行从新分配、拷贝和释放等操做（空间的动态增加），并且在 vector 和 string 中间插入或删除元素效率很低。

vector的内存分配实现原理：STL内部实现时，首先分配一个很是大的内存空间预备进行存储，即capacity（）函数返回的大小，当超过此分配的空间时再总体从新放分配一块内存存储（VS6.0是两倍，VS2005是1.5倍），因此这给人以vector能够不指定vector即一个连续内存的大小的感受。一般此默认的内存分配能完成大部分状况下的存储。

扩充空间（不论多大）都应该这样作：

1. 配置一块新空间
2. 将旧元素一一搬往新 址
3. 把原来的空间释放还给系统

list forward_list

list 和 forward_list 是以节点形式来存放数据，使用的是非连续的内存空间来存放数据，所以，在其内部插入和删除元素的时间复杂度都是O(1),可是其不支持随机访问和存取，不支持下标；由于每一个结点须要额外空间存储链接的状况，他们比 vector 占用的内存要多不少。

list 是非连续存储结构，具备双链表结构，每一个元素维护一对前向和后向指针，所以支持前向/后向遍历。支持高效的随机插入/删除操做，但随机访问效率低下，且因为须要额外维护指针，开销也比较大。每个结点都包括一个信息快Info、一个前驱指针Pre、一个后驱指针Post。能够不分配必须的内存大小方便的进行添加和删除操做。使用的是非连续的内存空间进行存储。

forward_list 底层实现上是单链表，且实质上无任何多余开销，与 list 相比，此容器在不须要双向迭代时提供更有效地利用空间的存储。在链表内或跨数个链表添加、移除和移动元素，不会非法化当前指代链表中其余元素的迭代器。forward_list 的迭代器不支持iter--操做，即不支持反向迭代；同时 forward_list 也不支持size()操做。

deque

vector是一个单向开口的容器，deque则是一个双向开口的容器，所谓双向开口就是再头尾两端都可以作元素的插入和删除操做。

deque 在空间增加上与 vector 不一样，它是动态的以分段的连续空间组合而成，随时能够增长一段空间链接起来。 所以，为了管理多段链接，deque有中控器的概念，此处实现上详细状况的请参见《STL源码剖析》

array

array 与内置数组相似，大小是固定的，所以不支持增长元素、删除元素以及改变容器大小的功能。 在使用 array 时，必须同时指定元素类型和大小array<int,20>

此容器是一个聚合类型，其语义等同于保有一个 C 风格数组 T[N] 做为其惟一非静态数据成员的结构体。该结构体结合了 C 风格数组的性能、可访问性与容器的优势，好比可获取大小、支持赋值、随机访问迭代器等。

迭代器 Iterator

迭代器的范围都是左开右闭，理解为数学上的区间则是 [xx.begin(), xx.end())，左边是能够达到的，右边是达不到的。

Reference

1. C++ Primer 5th
2. STL 源码剖析
3. Cppreference
4. CSDN:C++三种容器：list、vector和deque的区别