Jakie są różnice między a std::vectora std::arrayC w C ++? Kiedy należy być lepszym od drugiego? Jakie są zalety i wady każdego z nich? Wszystko, co robi mój podręcznik, pokazuje, jak są takie same.
Szukam porównania std::vectorvs std::arrayi tego, jak różnią się warunki.
Zud,
Zud, std::arrayto nie to samo, co tablica C ++. std::arrayto bardzo cienkie opakowanie wokół tablic C ++, którego głównym celem jest ukrycie wskaźnika przed użytkownikiem klasy. Zaktualizuję swoją odpowiedź.
ClosureCowboy,
Zaktualizowałem tytuł pytania i tekst, aby odzwierciedlić twoje wyjaśnienie.
Matteo Italia,
Odpowiedzi:
318
std::vectorto klasa szablonów, która obudowuje tablicę dynamiczną 1 , przechowywaną w stercie, która rośnie i kurczy się automatycznie po dodaniu lub usunięciu elementów. Zapewnia wszystkie haki ( begin(), end()iteratory itp.), Które sprawiają, że działa dobrze z resztą STL. Ma również kilka przydatnych metod, które pozwalają wykonywać operacje, które na normalnej tablicy byłyby uciążliwe, takie jak np. Wstawianie elementów na środku wektora (obsługuje całą pracę związaną z przenoszeniem następujących elementów za kulisy).
Ponieważ przechowuje elementy w pamięci przydzielone na stercie, ma pewne obciążenie w stosunku do tablic statycznych.
std::arrayto klasa szablonów, która obudowuje tablicę o rozmiarze statycznym, przechowywaną wewnątrz samego obiektu, co oznacza, że jeśli utworzysz instancję klasy na stosie, sama tablica będzie na stosie. Jego rozmiar musi być znany w czasie kompilacji (jest przekazywany jako parametr szablonu) i nie może się powiększać ani zmniejszać.
Jest bardziej ograniczony niż std::vector, ale często bardziej wydajny, szczególnie w przypadku małych rozmiarów, ponieważ w praktyce jest to głównie lekkie opakowanie wokół tablicy w stylu C. Jest to jednak bezpieczniejsze, ponieważ niejawna konwersja na wskaźnik jest wyłączona, i zapewnia wiele funkcji związanych z STL std::vectorinnych kontenerów, dzięki czemu można go łatwo używać z algorytmami i współpracownikami STL. W każdym razie, dla samego ograniczenia stałego rozmiaru, jest on znacznie mniej elastyczny niż std::vector.
Aby std::arrayzapoznać się ze wstępem , zapoznaj się z tym artykułem ; w celu szybkiego wprowadzenia std::vectori możliwych operacji na nim możesz zajrzeć do jego dokumentacji .
Właściwie myślę, że w standardzie są one opisane w kategoriach maksymalnej złożoności różnych operacji (np. Losowy dostęp w stałym czasie, iteracja wszystkich elementów w czasie liniowym, dodawanie i usuwanie elementów na końcu w stałym zamortyzowanym czasie, itp.), ale AFAIK nie ma innej metody spełnienia takich wymagań niż użycie dynamicznej tablicy. Jak stwierdził @Lucretiel, norma faktycznie wymaga, aby elementy były przechowywane w sposób ciągły, więc jest to tablica dynamiczna, przechowywana tam, gdzie umieszcza ją przypisany alokator.
Odnośnie przypisu: Chociaż jest to prawda, standard gwarantuje również, że arytmetyka wskaźników na elementach wewnętrznych działa, co oznacza, że musi to być tablica: & vec [9] - & vec [3] == 6 jest prawdą.
Lucretiel,
9
Jestem całkiem pewien, że ten wektor nie kurczy się automatycznie, ale od C ++ 11 możesz wywołać shrink_to_fit.
Dino
Jestem całkowicie zdezorientowany terminem tablica statyczna i nie jestem pewien, jaka jest właściwa terminologia. Masz na myśli tablicę rozmiarów statycznych, a nie tablicę zmiennych statycznych (wykorzystującą pamięć statyczną). stackoverflow.com/questions/2672085/... . Jaka jest prawidłowa terminologia? Czy tablica statyczna to niechlujny termin na tablicę o stałym rozmiarze?
Z bozonem
3
@Zboson: zdecydowanie nie tylko ty, static to dość nadużywany termin; samo staticsłowo kluczowe w C ++ ma trzy różne niepowiązane znaczenia, a termin ten jest również często używany do mówienia o rzeczach, które są ustalane w czasie kompilacji. Mam nadzieję, że „rozmiar statyczny” jest nieco bardziej wyraźny.
Matteo Italia
3
Należy zwrócić uwagę na jedną rzecz: w przypadku programowania w czasie rzeczywistym (gdzie po uruchomieniu nie powinno się wykonywać żadnych dynamicznych alokacji / dezalokacji) prawdopodobnie std :: tablica byłaby prawdopodobnie lepsza niż std :: vector.
TED
17
Korzystanie z std::vector<T>klasy:
... działa tak samo szybko, jak przy użyciu wbudowanych tablic, zakładając, że robisz tylko te rzeczy, na które pozwalają wbudowane tablice (odczytywanie i zapisywanie na istniejących elementach).
... automatycznie zmienia rozmiar po wstawieniu nowych elementów.
... pozwala wstawiać nowe elementy na początku lub w środku wektora, automatycznie „przesuwając” pozostałe elementy „w górę” (czy to ma sens?). Pozwala również usuwać elementy w dowolnym miejscu std::vector, automatycznie przesuwając pozostałe elementy w dół.
... umożliwia wykonanie odczytu z kontrolą zakresu za pomocą at()metody (zawsze możesz użyć indeksatorów, []jeśli nie chcesz, aby ta kontrola była wykonywana).
Istnieją dwa trzy główne zastrzeżenia std::vector<T>:
Nie masz niezawodnego dostępu do podstawowego wskaźnika, co może być problemem, jeśli masz do czynienia z funkcjami innych firm, które wymagają adresu tablicy.
std::vector<bool>Klasa jest głupie. Jest zaimplementowany jako skondensowane pole bitowe, a nie jako tablica. Unikaj go, jeśli chcesz tablicę bools!
Podczas użytkowania std::vector<T>s będą nieco większe niż tablica C ++ z taką samą liczbą elementów. Wynika to z faktu, że muszą śledzić niewielką ilość innych informacji, takich jak ich bieżący rozmiar, oraz ponieważ przy każdej std::vector<T>zmianie rozmiaru rezerwują więcej miejsca, niż potrzebują. Zapobiega to zmianie rozmiaru przy każdym wstawianiu nowego elementu. To zachowanie można zmienić, podając zwyczaj allocator, ale nigdy nie czułem takiej potrzeby!
Edycja: Po przeczytaniu odpowiedzi Zuda na pytanie poczułem, że powinienem dodać:
std::array<T>Klasa nie jest taka sama jak C ++ tablicy. std::array<T>jest bardzo cienkim opakowaniem wokół tablic C ++, którego głównym celem jest ukrycie wskaźnika przed użytkownikiem klasy (w C ++ tablice są domyślnie rzutowane jako wskaźniki, często w celu zniechęcenia). std::array<T>Klasa przechowuje również jego wielkość (długość), które mogą być bardzo przydatne.
Jest „tak samo szybki” jak przy użyciu dynamicznie przydzielanej wbudowanej tablicy. Z drugiej strony, użycie automatycznej tablicy może mieć znacznie różną wydajność (i nie tylko podczas alokacji, ze względu na efekty lokalizacji).
Ben Voigt
4
W przypadku wektorów innych niż bool w C ++ 11 i nowszych można wywołać data()a, std::vector<T>aby uzyskać podstawowy wskaźnik. Możesz także wziąć adres elementu 0 (gwarantowane działanie z C ++ 11, prawdopodobnie będzie działać z wcześniejszymi wersjami).
Matt
16
Aby podkreślić punkt wskazany przez @ MatteoItalia, różnica wydajności polega na tym, gdzie przechowywane są dane. Pamięć sterty (wymagana w przypadku vector) wymaga połączenia z systemem w celu przydzielenia pamięci, co może być kosztowne, jeśli liczysz cykle. Pamięć stosu (możliwa array) jest praktycznie „zerowa narzut” pod względem czasu, ponieważ pamięć jest przydzielana przez dostosowanie wskaźnika stosu i jest wykonywana tylko raz po wejściu do funkcji. Stos pozwala także uniknąć fragmentacji pamięci. Oczywiście, std::arraynie zawsze będzie na stosie; zależy to od tego, gdzie je przydzielisz, ale nadal będzie wymagało o jeden mniej alokacji pamięci ze sterty w porównaniu do wektora. Jeśli masz
mała „tablica” (powiedzmy poniżej 100 elementów) - (typowy stos ma około 8 MB, więc nie przydzielaj więcej niż kilku KB na stos lub mniej, jeśli kod jest rekurencyjny)
rozmiar zostanie ustalony
czas życia jest w zakresie funkcji (lub jest wartością elementu o tym samym czasie życia co klasa nadrzędna)
liczysz cykle,
zdecydowanie użyj std::arrayponad wektora. Jeśli którykolwiek z tych wymagań nie jest spełniony, użyj std::vector.
Niezła odpowiedź. „Dla pewności, std :: tablica nie zawsze będzie na stosie; zależy to od tego, gdzie ją przydzielisz.” Jak więc mógłbym stworzyć tablicę std :: nie na stosie z dużą liczbą elementów?
Trilarion
4
@Trilarion użyj new std::arraylub uczyń go członkiem klasy, do przydzielania której używasz „nowego”.
Mark Lakata
Czyli oznacza to, że new std::arraynadal spodziewa się znać jego rozmiar w czasie kompilacji i nie może zmienić swojego rozmiaru, ale nadal żyje na stosie?
Trilarion
Tak. Korzystanie z new std::arrayvs nie ma znaczącej przewagi new std::vector.
Mark Lakata
12
Jeśli zastanawiasz się nad użyciem tablic wielowymiarowych, istnieje jeszcze jedna dodatkowa różnica między std :: array i std :: vector. Wielowymiarowa tablica std :: będzie miała elementy zapakowane w pamięci we wszystkich wymiarach, podobnie jak tablica w stylu ac. Wielowymiarowy std :: vector nie będzie pakowany we wszystkich wymiarach.
Biorąc pod uwagę następujące deklaracje:
int cConc[3][5];
std::array<std::array<int,5>,3> aConc;int**ptrConc;// initialized to [3][5] via new and destructed via delete
std::vector<std::vector<int>> vConc;// initialized to [3][5]
Wskaźnik do pierwszego elementu w tablicy typu c (cConc) lub std :: array (aConc) można iterować przez całą tablicę, dodając 1 do każdego poprzedniego elementu. Są ciasno zapakowane.
Wskaźnik do pierwszego elementu w tablicy wektorowej (vConc) lub tablicy wskaźników (ptrConc) może być iterowany tylko przez pierwsze 5 (w tym przypadku) elementów, a następnie jest 12 bajtów (w moim systemie) narzutu dla następny wektor.
Oznacza to, że tablica std :: vector> zainicjowana jako tablica [3] [1000] będzie znacznie mniejsza w pamięci niż tablica zainicjowana jako tablica [1000] [3], i obie będą większe w pamięci niż std: tablica przydzielona w obu kierunkach.
Oznacza to również, że nie można po prostu przekazać wielowymiarowej tablicy wektorowej (lub wskaźnika) do, powiedzmy, openGL bez uwzględnienia narzutu pamięci, ale można naiwnie przekazać wielowymiarową tablicę std :: tablicę do openGL i sprawić, aby się sprawdziła.
std::vectorvsstd::arrayi tego, jak różnią się warunki.std::arrayto nie to samo, co tablica C ++.std::arrayto bardzo cienkie opakowanie wokół tablic C ++, którego głównym celem jest ukrycie wskaźnika przed użytkownikiem klasy. Zaktualizuję swoją odpowiedź.Odpowiedzi:
std::vectorto klasa szablonów, która obudowuje tablicę dynamiczną 1 , przechowywaną w stercie, która rośnie i kurczy się automatycznie po dodaniu lub usunięciu elementów. Zapewnia wszystkie haki (begin(),end()iteratory itp.), Które sprawiają, że działa dobrze z resztą STL. Ma również kilka przydatnych metod, które pozwalają wykonywać operacje, które na normalnej tablicy byłyby uciążliwe, takie jak np. Wstawianie elementów na środku wektora (obsługuje całą pracę związaną z przenoszeniem następujących elementów za kulisy).Ponieważ przechowuje elementy w pamięci przydzielone na stercie, ma pewne obciążenie w stosunku do tablic statycznych.
std::arrayto klasa szablonów, która obudowuje tablicę o rozmiarze statycznym, przechowywaną wewnątrz samego obiektu, co oznacza, że jeśli utworzysz instancję klasy na stosie, sama tablica będzie na stosie. Jego rozmiar musi być znany w czasie kompilacji (jest przekazywany jako parametr szablonu) i nie może się powiększać ani zmniejszać.Jest bardziej ograniczony niż
std::vector, ale często bardziej wydajny, szczególnie w przypadku małych rozmiarów, ponieważ w praktyce jest to głównie lekkie opakowanie wokół tablicy w stylu C. Jest to jednak bezpieczniejsze, ponieważ niejawna konwersja na wskaźnik jest wyłączona, i zapewnia wiele funkcji związanych z STLstd::vectorinnych kontenerów, dzięki czemu można go łatwo używać z algorytmami i współpracownikami STL. W każdym razie, dla samego ograniczenia stałego rozmiaru, jest on znacznie mniej elastyczny niżstd::vector.Aby
std::arrayzapoznać się ze wstępem , zapoznaj się z tym artykułem ; w celu szybkiego wprowadzeniastd::vectori możliwych operacji na nim możesz zajrzeć do jego dokumentacji .Właściwie myślę, że w standardzie są one opisane w kategoriach maksymalnej złożoności różnych operacji (np. Losowy dostęp w stałym czasie, iteracja wszystkich elementów w czasie liniowym, dodawanie i usuwanie elementów na końcu w stałym zamortyzowanym czasie, itp.), ale AFAIK nie ma innej metody spełnienia takich wymagań niż użycie dynamicznej tablicy.Jak stwierdził @Lucretiel, norma faktycznie wymaga, aby elementy były przechowywane w sposób ciągły, więc jest to tablica dynamiczna, przechowywana tam, gdzie umieszcza ją przypisany alokator.źródło
staticsłowo kluczowe w C ++ ma trzy różne niepowiązane znaczenia, a termin ten jest również często używany do mówienia o rzeczach, które są ustalane w czasie kompilacji. Mam nadzieję, że „rozmiar statyczny” jest nieco bardziej wyraźny.Korzystanie z
std::vector<T>klasy:... działa tak samo szybko, jak przy użyciu wbudowanych tablic, zakładając, że robisz tylko te rzeczy, na które pozwalają wbudowane tablice (odczytywanie i zapisywanie na istniejących elementach).
... automatycznie zmienia rozmiar po wstawieniu nowych elementów.
... pozwala wstawiać nowe elementy na początku lub w środku wektora, automatycznie „przesuwając” pozostałe elementy „w górę” (czy to ma sens?). Pozwala również usuwać elementy w dowolnym miejscu
std::vector, automatycznie przesuwając pozostałe elementy w dół.... umożliwia wykonanie odczytu z kontrolą zakresu za pomocą
at()metody (zawsze możesz użyć indeksatorów,[]jeśli nie chcesz, aby ta kontrola była wykonywana).Istnieją
dwatrzy główne zastrzeżeniastd::vector<T>:Nie masz niezawodnego dostępu do podstawowego wskaźnika, co może być problemem, jeśli masz do czynienia z funkcjami innych firm, które wymagają adresu tablicy.
std::vector<bool>Klasa jest głupie. Jest zaimplementowany jako skondensowane pole bitowe, a nie jako tablica. Unikaj go, jeśli chcesz tablicębools!Podczas użytkowania
std::vector<T>s będą nieco większe niż tablica C ++ z taką samą liczbą elementów. Wynika to z faktu, że muszą śledzić niewielką ilość innych informacji, takich jak ich bieżący rozmiar, oraz ponieważ przy każdejstd::vector<T>zmianie rozmiaru rezerwują więcej miejsca, niż potrzebują. Zapobiega to zmianie rozmiaru przy każdym wstawianiu nowego elementu. To zachowanie można zmienić, podając zwyczajallocator, ale nigdy nie czułem takiej potrzeby!Edycja: Po przeczytaniu odpowiedzi Zuda na pytanie poczułem, że powinienem dodać:
std::array<T>Klasa nie jest taka sama jak C ++ tablicy.std::array<T>jest bardzo cienkim opakowaniem wokół tablic C ++, którego głównym celem jest ukrycie wskaźnika przed użytkownikiem klasy (w C ++ tablice są domyślnie rzutowane jako wskaźniki, często w celu zniechęcenia).std::array<T>Klasa przechowuje również jego wielkość (długość), które mogą być bardzo przydatne.źródło
data()a,std::vector<T>aby uzyskać podstawowy wskaźnik. Możesz także wziąć adres elementu 0 (gwarantowane działanie z C ++ 11, prawdopodobnie będzie działać z wcześniejszymi wersjami).Aby podkreślić punkt wskazany przez @ MatteoItalia, różnica wydajności polega na tym, gdzie przechowywane są dane. Pamięć sterty (wymagana w przypadku
vector) wymaga połączenia z systemem w celu przydzielenia pamięci, co może być kosztowne, jeśli liczysz cykle. Pamięć stosu (możliwaarray) jest praktycznie „zerowa narzut” pod względem czasu, ponieważ pamięć jest przydzielana przez dostosowanie wskaźnika stosu i jest wykonywana tylko raz po wejściu do funkcji. Stos pozwala także uniknąć fragmentacji pamięci. Oczywiście,std::arraynie zawsze będzie na stosie; zależy to od tego, gdzie je przydzielisz, ale nadal będzie wymagało o jeden mniej alokacji pamięci ze sterty w porównaniu do wektora. Jeśli maszzdecydowanie użyj
std::arrayponad wektora. Jeśli którykolwiek z tych wymagań nie jest spełniony, użyjstd::vector.źródło
new std::arraylub uczyń go członkiem klasy, do przydzielania której używasz „nowego”.new std::arraynadal spodziewa się znać jego rozmiar w czasie kompilacji i nie może zmienić swojego rozmiaru, ale nadal żyje na stosie?new std::arrayvs nie ma znaczącej przewaginew std::vector.Jeśli zastanawiasz się nad użyciem tablic wielowymiarowych, istnieje jeszcze jedna dodatkowa różnica między std :: array i std :: vector. Wielowymiarowa tablica std :: będzie miała elementy zapakowane w pamięci we wszystkich wymiarach, podobnie jak tablica w stylu ac. Wielowymiarowy std :: vector nie będzie pakowany we wszystkich wymiarach.
Biorąc pod uwagę następujące deklaracje:
Wskaźnik do pierwszego elementu w tablicy typu c (cConc) lub std :: array (aConc) można iterować przez całą tablicę, dodając 1 do każdego poprzedniego elementu. Są ciasno zapakowane.
Wskaźnik do pierwszego elementu w tablicy wektorowej (vConc) lub tablicy wskaźników (ptrConc) może być iterowany tylko przez pierwsze 5 (w tym przypadku) elementów, a następnie jest 12 bajtów (w moim systemie) narzutu dla następny wektor.
Oznacza to, że tablica std :: vector> zainicjowana jako tablica [3] [1000] będzie znacznie mniejsza w pamięci niż tablica zainicjowana jako tablica [1000] [3], i obie będą większe w pamięci niż std: tablica przydzielona w obu kierunkach.
Oznacza to również, że nie można po prostu przekazać wielowymiarowej tablicy wektorowej (lub wskaźnika) do, powiedzmy, openGL bez uwzględnienia narzutu pamięci, ale można naiwnie przekazać wielowymiarową tablicę std :: tablicę do openGL i sprawić, aby się sprawdziła.
źródło
Wektor jest klasą kontenera, a tablica jest pamięcią przydzieloną.
źródło
std::vector<T>kontraT[], ale pytanie dotyczystd::vector<T>kontrastd::array<T>.