高效使用 STL 的 11 个条款

仅仅是个选择的问题，都是STL，可能写出来的效率相差几倍；
熟悉以下条款，高效的使用STL；

当对象很大时，建立指针的容器而不是对象的容器

1. STL基于拷贝的方式的来工作，任何需要放入STL中的元素，都会被复制；
   这也好理解，STL工作的容器是在堆内开辟的一块新空间，而我们自己的变量一般存放在函数栈或另一块堆空间中；为了能够完全控制STL自己的元素，为了能在自己的地盘随心干活；这就涉及到复制；
   而如果复制的对象很大，由复制带来的性能代价也不小 ；
   对于大对象的操作，使用指针来代替对象能消除这方面的代价；

2. 只涉及到指针拷贝操作， 没有额外类的构造函数和赋值构造函数的调用；

   vecttor <BigObj> vt1;
   vt1.push_bach(myBigObj);
   
   vecttor <BigObj* > vt2;
   vt2.push_bach(new BigObj());
   

注意事项：

1. 容器销毁前需要自行销毁指针所指向的对象；否则就造成了内存泄漏；
2. 使用排序等算法时，需要构造基于对象的比较函数，如果使用默认的比较函数，其结果是基于指针大小的比较，而不是对象的比较；

用empty() 代替size()来检查是否为空

因为对于list，size()会遍历每一个元素来确定大小，时间复杂度 o（n），线性时间；而empty总是保证常数时间；

尽量用区间成员函数代替单元素操作

使用区间成员函数有以下好处：

1. 更少的函数调用
2. 更少的元素移动
3. 更少的内存分配

例：将v2后半部的元素赋值给v1：

单元式操作：

for (vector<Widget>::const_iterator ci = v2.begin() + v2.size() / 2;
ci != v2.end();
++ci)
v1.push_back(*ci)

使用区间成员函数assign()：

v1.assign(v2.begin() + v2.size() / 2, v2.end()); 

使用reserver避免不必要的内存分配(for vector)

新增元素空间不够时，vector会进行如下操作：

1. 分配当前空间的两倍空间；
2. 将当前元素拷贝到新的空间中；
3. 释放之前的空间；
4. 将新值放入新空间指定位置；

如果预先知道空间的大小，预先分配了空间避免了重新分配空间和复制的代价；
注：reserve()只是修改了容量，并非大小，向vector中增加元素还是需要通过push_back加入；

使用有序的vector代替关联容器(阶段性的操作适用)

对阶段性操作的定义：
先做一系列插入、完成之后，后续操作都是查询；

在阶段性的操作下，使用vector有以下优势：

1. 因为vector有序，关联容器带来的有序优势散失；
2. 都是使用二分法查找的前提下，查询算法对连续的内存空间的访问要快于离散的空间；

在map的insert()和operator［］中仔细选择

插入时，insert效率高；因为operator会先探查是否存在这个元素，如果不存在就构造一个临时的，然后才涉及到赋值，多了一个临时对象的构造；

更新时，［］效率更高，insert会创造一个对象，然后覆盖一个原有对象；而［］是在原有的对象上直接赋值操作；

散列函数的默认比较函数是equal＿to，因为不需要保持有序；

尽量用算法替代手写的循环

1. 效率相比手写更高；
   STL的代码都是C++专家写出来的，专家写出来的代码在效率上很难超越；
   除非我们放弃了某些特性来满足特定的需求，可能能快过stl；比如，基于特定场合下的编程，放弃通用性，可移植性；
2. 不容易出错；
3. 使用高层次思维编程
   相比汇编而言，C是高级语言；一条C语言语句，用汇编写需要好几条；
   同样的，在STL的世界中，我们也有高层次的术语：
   高层次的术语：insert／find／for＿each（STL算法）
   低层次的词汇：for ／while（C++语法）
   用高层次术语来思考编程，会更简单；

尽量用成员函数代替同名的算法

1. 基于效率考虑，成员函数知道自己这个容器和其他容器有哪些特有属性，能够利用到这些特性；而通用算法不可以；
2. 对于关联容器，成员函数find基于等价搜索；而通用算法find基于相等来搜索；可能导致结果不一样；

使用函数对象代替裸函数作为算法的输入参数

因为内联，在函数对象的方式中，内联有效，而作为函数指针时，一般编译器都不会内联函数指针指向的函数；即使指定了inline；
比如：

inline bool doubleGreater(double d1, double d2)
{
    return dl > d2;
}
vector<double> v;
...
sort(v.begin(), v.end(), doubleGreater);

这个调用不是真的把doubleGreater传给sort，它传了一个doubleGreater的指针。
更好的方式是使用函数对象：

sort(v.begin(), v.end(), greater<double>())

注：《effcient c＋＋》中的实验结论，使用函数对象一般是裸函数的1.5倍，最多能快2倍多

选择合适的排序算法

需要排序前思考我们的必要需求，可能我们只是需要前多少个元素，这时并不需要使用sort这种线性时间的工具，性能消耗更少的parttition可能是更好的选择；

以下算法的效率从左到右依次递减：

partition > stable_partition / nth_element / patical_sort / sort / stable_sort

功能说明：

• partition ：将集合分隔为满足和不满足某个标准两个区间；
• stable_partition ：partition的稳定版本；
• nth_element ：获取任意顺序的前N个元素；
• patical_sort ：获取前N个元素，这个N个元素已排序；
• sort：排序整个区间；
• stable_sort：sort的稳定版本；

选择合适的容器

为什么vector不提供push_front()成员方法？因为效率太差，如果有太多从前面插入的需求，就不应该使用vector，而用list；
关心查找速度，首先应该考虑散列容器（非标准STL容器,如：unordered_map,unordered_set)；其次是排序的vector，然后是标准的关联容器；

参考

《effictive STL》
《Efficient C++》

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Posted by: 大CC | 25JUN,2015
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