【C/C++ 基础 数组容器比较】深入探究C++容器:数组、vector与array之间的异同

简介: 【C/C++ 基础 数组容器比较】深入探究C++容器:数组、vector与array之间的异同
数组 vector array
访问方式 支持标准访问 支持标准访问
存储位置
复制 逐个复制

共同点

  1. vector和array是容器;
  2. 三者均可以使用下表运算符对元素进行操作,即vector和array都针对下标运算符[]进行了重载;
  3. 三者在内存的方面都使用连续内存,即在vector和array的底层存储结构均使用数组

不同点

(0.)安全性:数组是不安全的,array和vector是比较安全的(有效的避免越界等问题)

(1.)存储位置部分:std::array是在栈区分配的,它的大小在编译时已经确定,vector对象存储在堆区。数组可以存储在栈上(自动分配的数组)或堆上(使用new[]或malloc()分配的数组)。

(2.)复制部分:数组需要逐个元素复制,vector和array可以使用拷贝构造函数或赋值操作符实现整个对象的复制。

(3.)vector属于变长的容器,即可以根据数据的插入和删除重新构造容器容量;但是array和数组属于定长容器

(4.)vector提供了front()和back()以及at()访问方式,array提供了at()访问方式,使得访问更加安全。可以避免a[-1]访问越界的问题访问方式,使得访问更加安全。而数组只能通过下标访问,在写程序中很容易出现越界的错误

(5.)vector和array提供了更好的遍历机制,即有正向迭代器和反向迭代器,数组支持指针作为迭代器进行遍历,但不提供反向迭代器。

(6.)vector和array提供了size()和Empty(),而数组只能通过sizeof()/strlen()以及遍历计数来获取大小和是否为空(使用strlen()获取数组大小只适用于字符数组。对于其他类型的数组,您需要手动计算数组长度

(7.)vector和array提供了两个容器对象的内容交换,即swap()的机制,而数组对于交换只能通过遍历的方式逐个交换元素

(8.)array提供了初始化所有成员的方法fill()

(9.)由于vector的动态内存变化的机制,在插入和删除时,需要考虑迭代的是否有效问题

(10.)vector和array在声明变量后,在声明周期完成后,会自动地释放其所占用的内存。对于数组如果用new[ ]/malloc申请的空间,必须用对应的delete[ ]和free来释放内存

性能比较

在许多情况下,数组、`std::array`和`std::vector`的性能差异可能并不明显,但在某些特定的使用场景下,它们的性能差异可能会变得非常显著。以下是一些关于这三者性能比较的观察:

  • **1. 内存分配:**

数组和`std::array`在编译时确定大小,因此它们的内存分配是静态的,这意味着它们在内存分配上的开销较小。相比之下,`std::vector`是动态分配内存的,当需要增加或减少元素时,可能需要重新分配内存,这可能导致更大的内存开销。

  • **2. 插入和删除元素:**

对于数组和`std::array`,插入和删除元素通常需要移动大量元素,这可能会导致较大的性能开销。相比之下,`std::vector`在尾部插入和删除元素的性能非常高效,但在中间或头部插入和删除元素可能需要移动大量元素,这可能导致较大的性能开销。

  • **3. 访问元素:**

数组、`std::array`和`std::vector`都支持通过下标访问元素,这是非常高效的。然而,`std::vector`和`std::array`还提供了额外的成员函数,如`at()`,这些函数在提供范围检查的同时可能会有一些额外的开销。

  • **4. 内存占用:**

由于`std::vector`需要存储额外的信息,如容量,因此它可能会占用比数组和`std::array`更多的内存。然而,这通常只在元素数量非常大时才会成为问题。

  • **5. 缓存友好性:**

由于数组、`std::array`和`std::vector`都使用连续的内存,因此它们都非常适合现代硬件的缓存系统,这可以显著提高性能。

总的来说,选择使用数组、`std::array`还是`std::vector`,应该根据具体的使用场景和需求来决定。在许多情况下,`std::vector`由于其灵活性和易用性,可能是一个更好的选择。然而,在对性能有严格要求的情况下,可能需要更仔细地考虑这三者的性能差异。

结语

**<font face="楷体" color=#984229 size =3>在我们的编程学习之旅中,理解是我们迈向更高层次的重要一步。然而,掌握新技能、新理念,始终需要时间和坚持。从心理学的角度看,学习往往伴随着不断的试错和调整,这就像是我们的大脑在逐渐优化其解决问题的“算法”。</font>**

**<font face="楷体" color=#15427 size =3>这就是为什么当我们遇到错误,我们应该将其视为学习和进步的机会,而不仅仅是困扰。通过理解和解决这些问题,我们不仅可以修复当前的代码,更可以提升我们的编程能力,防止在未来的项目中犯相同的错误。</font>**

**<font face="楷体" color=#9999 size =3>我鼓励大家积极参与进来,不断提升自己的编程技术。无论你是初学者还是有经验的开发者,我希望我的博客能对你的学习之路有所帮助。如果你觉得这篇文章有用,不妨点击收藏,或者留下你的评论分享你的见解和经验,也欢迎你对我博客的内容提出建议和问题。每一次的点赞、评论、分享和关注都是对我的最大支持,也是对我持续分享和创作的动力。

目录
相关文章
|
3天前
|
C++ 容器
C++中向量的操作vector
C++中向量的操作vector
|
1天前
|
索引
|
2天前
|
存储 Java C++
【c++】vector模拟
【c++】vector模拟
6 0
|
8天前
|
JavaScript API 索引
JS【详解】Set 集合 (含 Set 集合和 Array 数组的区别,Set 的 API,Set 与 Array 的性能对比,Set 的应用场景)
JS【详解】Set 集合 (含 Set 集合和 Array 数组的区别,Set 的 API,Set 与 Array 的性能对比,Set 的应用场景)
27 0
|
9天前
|
前端开发
let array = [{id:‘001‘,name:‘小新‘,age:5},{ id:‘002‘,name:‘小葵‘]这样数据如何遍历,拿到其中一个值,数组中装对象如何获取其中一个固定的值
let array = [{id:‘001‘,name:‘小新‘,age:5},{ id:‘002‘,name:‘小葵‘]这样数据如何遍历,拿到其中一个值,数组中装对象如何获取其中一个固定的值
|
9天前
|
存储
数据存储之数组的特点,长度固定,适应变化需求,集合类特点是空间可变,ArrayList泛型,ArrayList<String> array = new ArrayList<String>()
数据存储之数组的特点,长度固定,适应变化需求,集合类特点是空间可变,ArrayList泛型,ArrayList<String> array = new ArrayList<String>()
|
10天前
|
编译器 C++
【C++】vector的使用下
**C++ 中的 `std::vector` 概要:** - **元素获取:** 支持 `operator[]`(越界时不检
|
2天前
|
设计模式 安全 编译器
【C++11】特殊类设计
【C++11】特殊类设计
22 10
|
7天前
|
C++
C++友元函数和友元类的使用
C++中的友元(friend)是一种机制,允许类或函数访问其他类的私有成员,以实现数据共享或特殊功能。友元分为两类:类友元和函数友元。类友元允许一个类访问另一个类的私有数据,而函数友元是非成员函数,可以直接访问类的私有成员。虽然提供了便利,但友元破坏了封装性,应谨慎使用。
39 9
|
2天前
|
存储 编译器 C语言
【C++基础 】类和对象(上)
【C++基础 】类和对象(上)

热门文章

最新文章