[stl 源码分析] std::list::size 时间复杂度
在对Linux上C++项目进行性能压测时,一个意外的发现是std::list::size方法的时间复杂度并非预期的高效。原来,这个接口在较低版本的g++(如4.8.2)中是通过循环遍历整个列表来计算大小的,这导致了明显的性能瓶颈。@NagiS的php查看函数源码提示揭示了这个问题可能与g++版本有关。
在功能测试阶段,CPU负载始终居高不下,通过火焰图分析,std::list::size的调用占据了大部分执行时间。火焰图的使用帮助我们深入了解了这一问题。
查阅相关测试源码(源自cplusplus.com),在较低版本的g++中,std::list通过逐个节点遍历来获取列表长度,这种操作无疑增加了时间复杂度。然而,对于更新的g++版本(如9),如_glibcxx_USE_CXX_ABI宏启用后,list的实现进行了优化。它不再依赖遍历,而是利用成员变量_M_size直接存储列表大小,从而将获取大小的尚硅谷ssm 源码时间复杂度提升到了[公式],显著提高了性能。具体实现细节可在github上找到,如在/usr/include/c++/9/bits/目录下的代码。
C++ STL std::list部分实现
本文主要概述了C++ STL中的std::list部分实现,包括其结构、迭代器、结点定义以及关键操作的实现。list是一种环状双向链表,其核心是通过一个哨兵结点来维护链表状态。继承与数据结构
std::list定义在stl_list.h中,其继承关系复杂,list继承自_List_base,后者包含_List_impl,后者又继承自_Node_alloc_type。ListNode和ListNodeBase也存在继承关系。核心数据成员
list的主要数据成员是哨兵结点,它指向链表的尾部,哨兵结点的_M_data用于表示链表的长度,实现了O(1)的size()查询。构造与操作
构造函数list(n, value)初始化时,首先分配内存并填充节点。直播系统源码分享其中的_M_hook函数用于将新节点挂载到指定位置,其定义在list库的内部实现中。常用方法
begin和end方法根据哨兵结点的指向来确定链表的开始和结束,当list为空时,这些方法的实现有所不同。 其他常见的成员函数如push_back和insert,主要是通过双向链表的指针操作来完成的,这里不再详述。 总的来说,理解list的这些核心概念和操作,你就可以在需要时自如地使用std::list了。STLlist如何删除指定的元素
1. 在STL中,`std::list`是一个双向链表容器,用于存储元素的顺序集合。
2. 要删除`std::list`中的指定元素,可以使用`std::remove_if`算法配合范围基础的for循环,或者利用`std::list::erase`方法。
3. 示例代码中使用了`std::remove`结合范围基础的for循环来删除与`subscriber`地址相等的元素。这种方法首先创建一个新迭代器,它指向所有与`subscriber`地址相等的元素的最后一个。
4. `std::remove`函数的java中string源码实现通常会移动所有要删除的元素到容器的一端,然后返回指向这些元素的迭代器。在此示例中,该函数将所有要删除的元素移动到`subscribers_`容器的末尾。
5. 然后,代码使用`std::distance`计算新旧迭代器之间的距离,以确定需要删除多少元素。
6. `std::list::erase`方法随后用于一次删除所有这些元素。
7. 对于其他不提供`remove`函数的STL容器,如`std::vector`,上述技巧同样适用。虽然这些容器没有内置的`remove`函数,但它们可以通过类似的算法实现删除功能。
8. 重要的是要注意,`std::remove`和`std::remove_if`算法并不直接从容器中删除元素,而是移动它们,并返回指向这些元素的迭代器。实际删除操作需要手动完成,通常通过调用`erase`方法。
STL容器—list使用技巧
列表容器(list)在STL中是一种序列容器,特点是非连续内存分配。对比vector,谷歌小恐龙源码其查找操作通常较慢,但插入和删除操作速度较快。列表通常实现为双向链表,这为实现单链表提供了便利。通过双向链接,可在常数时间内进行插入和删除操作,但查找操作需遍历整个列表,时间复杂度为O(n)。
查看上图,可了解std::list在内存中的布局,列表中的元素通过双向链接结点存储,每个结点包含数据和指向前后结点的指针。
列表的查找操作耗时,一旦找到元素,后续操作如更新、插入或删除则为常数时间复杂度。从性能角度看,list并不总是最佳选择,但在某些场景下仍具有优势。
以下代码展示了如何使用list进行内存分配测试,结果显示list的内存分配与vector不同,不会在插入元素时进行内存重新分配和数据拷贝。
清理list内存通常较为复杂。std::list自身并未提供内存释放接口,且标准库不保证立即释放内存。只有vector和string容器支持类似std::vector的swap函数,以在清理内存时立即释放空间。例如,chromium.org源代码中的stl_util.h文件中的清理代码仅适用于vector和string。
尽管在多数情况下std::list似乎并不突出,它在某些特定场景中仍具有用武之地。例如,当需要频繁插入和删除元素,而访问元素的顺序不固定时,list可能是更优选择。此外,当处理大量数据且内存使用效率是关键因素时,list的特性也能带来优势。因此,在权衡效率和特定需求后,list仍值得在编程实践中考虑。
STL源码剖析总结笔记(5):认识迭代器的好帮手--list
在深入探讨STL中的`list`容器之前,我们先简要回顾了`vector`的特性以及分配器(`allocator`)的作用。接下来,我们将转向一个具有代表性的容器——`list`。之所以说其具有代表性,是因为`list`利用非连续的空间存储元素,从而在空间利用上更为精确。学习`list`是掌握迭代器机制的第一步。
“list”实质上是双向链表,它具有两个重要特性:前向指针和后向指针。在STL中,`list`节点的定义可能使用`_list_node*`(可能为了兼容性或设计规范)来指代节点结构,其中包含了指向下一个节点和上一个节点的指针。
`list`的内部实现为一个环状的双向链表结构,通过一个指向虚拟尾节点的指针`node`来方便遍历。`begin()`和`end()`方法的实现依赖于这个`node`。此外,`empty()`、`size()`、`front()`(访问头节点内容)、`back()`(访问尾节点内容)等方法的实现相对直截了当。
`list`的迭代器(`iterator`)设计得更为复杂,因为非连续的空间分配使得简单指针的操作无法直接使用。迭代器需要智能地追踪当前节点及其前后的节点,以便进行递增、递减和取值操作。这要求迭代器实现诸如`++`和`--`等操作符的重载,同时还需要定义至少1-5个`typedef`类型来支持迭代器的基本行为。
`++`操作符的重载遵循前置`++`和后置`++`的区别:前置`++`直接返回计算后的结果(即更新后的迭代器),而后置`++`返回迭代器的副本,避免了在C++中直接对整数进行两次后置`++`的操作,因为这会导致未定义的行为。`*`和`->`操作符用于访问当前节点的数据和成员,后者通过`*`操作符访问节点数据后再通过指针访问成员,确保了数据的安全访问。
`list`的基本操作主要依赖于节点指针的移动和修改,如插入、删除等。这些操作通常需要考虑双向链表的特性以及虚拟尾节点的存在,以避免丢失数据或产生无效指针。例如,`transfer()`方法是一个关键功能,允许将一段连续范围的元素移动到链表中的特定位置,这是许多其他复杂操作的基础。
在`list`中,`transfer()`方法实现了将`[first,last)`范围内的元素移动到指定位置的逻辑,通过调整节点的`next`和`prev`指针来完成移动,同时确保了数据的完整性。基于`transfer()`方法,其他高级操作也能够实现,尽管这些操作通常不直接暴露给用户,而是通过封装在`list`内部的实现来提供。
学习`list`不仅有助于理解迭代器的设计原理,也为探索其他容器(如`vector`和`deque`)的实现提供了基础。在接下来的内容中,我们将详细探讨迭代器的实现技巧,以及如何在实际编程中利用这些概念来优化代码。
STL List构造
在C++的STL库中,`list`是一种可以双向遍历的数据结构,它允许元素在中间插入和删除,适用于需要频繁插入和删除元素的场景。下面将介绍如何使用`list`构造。 首先,创建一个空链表: 使用`list c0;`创建一个空链表`c0`。 接着,构建一个包含三个默认值为0的元素的链表: 使用`list c1(3);`创建一个包含三个元素的链表`c1`,这些元素默认值为0。 然后,构建一个包含五个元素值都是2的链表: 使用`list c2(5, 2);`创建一个包含五个元素的链表`c2`,每个元素值都为2。 再创建一个复制链表`c2`的链表: 使用`list c4(c2);`创建一个复制链表`c2`的链表`c4`。 最后,构建一个从特定范围获取元素的链表: 使用`list c5(c1.begin(), c1.end());`创建一个从链表`c1`的起始元素到结束元素的链表`c5`。 通过上述构造方法,可以灵活地根据需求创建不同特性的`list`对象,实现高效的数据管理。扩展资料
就是一双向链表,可高效地进行插入删除元素。包括构造、方法等。å ³äºSTL List
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#include<iostream>
#include <string>
#include<list>
using namespace std;
typedef struct
{
int a;
string b;
}node;
int main()
{
std::list<node> nodelist(3);
int x=0;
node n1;
n1.a=1;
n1.b="chen";
nodelist.push_back(n1);
node n2;
n2.a=2;
n2.b="yu";
nodelist.push_back(n2);
node n3;
n3.a=3;
n3.b="hua";
nodelist.push_back(n3);
std::list<node>::iterator iter;
for(iter=nodelist.begin();iter!=nodelist.end();iter++)
{
cout<<iter->a<<":"<<iter->b<<endl;
}
return 0;
}
è³äºä½ åºç°çé误ï¼ä¸ç¥éä½ ææè¿æ¯æ æï¼å¦ææ³å»æåé¢é£ä¸è¡ä¸è¥¿å¯ä»¥è¿ä¹æ¹
list<node> nodelist;
建议çä¸å®¹å¨ç±»éé¢å°åºæåªäºæ¹æ³
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