std::Deque使用总结

Deque

　　Deque与Vector非常相似，它也采用dynamic array进行管理，提供随机访问，同时具有与vector一模一样的接口。不同的是Deque的dynamic array头尾都是开放的，因此可以在两端进行快速的插入和删除。

　　为了提供这种能力，deque通常实现了一种独立区块（a bunch of individual blocks），第一区块朝某一方向扩展，最末区块朝另一方向扩展。

　　使用Deque之前，必须包含头文件<deque>。

	#include<deque>

　　其中，deque的类型在std命名空间std内一个class template为：

template<
    class T,
    class Allocator = std::allocator<T>
> class deque;

　　和vector相同，这里的T是为了template表明元素类型的，而Allocator则是指定内存模型（memory model）。

Deque的能力

　　Deque与Vector相比，有所相同，又有所不同，下面是两者的异同点：
　　相同之处
　　1.支持随机访问，迭代器均属于random-access iterator；
　　2.基于中间位置的元素的移除和插入，速度都比较慢，因为要进行大量元素的移动和复制操作；
　　3.vector所支持的接口在deque上都能使用，且具有相同的效果。
　　不同之处
　　1.两端都能够进行快速的插入和移除操作；
　　2.访问deque时，内部结构会多一个间接过程，因此元素的访问以及迭代器的动作会相比vector较慢；
　　3.迭代器需要在不同的区块间进行跳转，因此迭代器必须是smart_pointer,不能是寻常pointer；
　　4.Deque不支持对容量大小的控制，需要特别注意的是，除了首尾两端，在任何地点安插或者删除元素都会导致pointer、reference和iterator的失效；
　　5.Deque重新分配内存优于vector，因为其内部结构显示，deque重新分配内存的时候，不需要复制所有的元素；
　　6.Deque会释放不需要的内存块，Deque的大小是可缩减的，但是要不要这么做，如何做，取决于编译器。
　　总结：显然，deque具有vector的特性，且比vector更强大，但C++之中，更强大的功能往往意味这更大的时空开销，如何在功能和开销上作取舍，取决于具体应用场景。
　　Deque适用场景
　　1.移除和插入操作发生在首尾两端（Deque的特性决定了该操作效率惊人）；
　　2.无须迭代器指向其元素（Deque扩容机制导致了其迭代器更容易失效）；
　　3.要求不再使用的元素必须释放（Deque能够释放不使用的内存块，但C++ standard并不保证这一点，依赖于编译器实现）。

Deque相关操作

构造、复制和销毁

　　Deque的构造与析构函数，设计逻辑与Vector几乎相同。

序号	操作	效果
1	deque<Elem> c	Deque默认构造函数，生成一个deque，没有任何元素
2	deque<Elem> c(c2) deque<Elem> c=c2	Copy构造函数，支持深度拷贝
3	deque<Elem> c(rv) deque<Elem> c=rv	Move构造函数，rv是右值引用（C++11新特性）
4	deque<Elem> c(n)	生成一个大小为n的deque
5	deque<Elem> c(n,elem)	生成一个大的小为n的deque，并初始化元素为elem
6	deque<Elem> c(beg,end)	生成一个deque，以区间[beg,end)作为元素初值
7	deque<Elem> c(initlist)	生成一个deque，并以初值列进行初始化
8	c.~deque()	销毁所有元素，释放内存

非更易型操作(Nonmodifying Operating)

　　与Vector相同，Deque的非更易型操作如下表所示：

序号	操作	效果
1	c.empty()	返回容器是否为空，为空则返回true，否则false
2	c.size()	返回目前元素的个数
3	c.max_size()	返回元素个数的最大可能量，即自动分配内存的极限
4	c.shrink_to_fit()	降低容量以符合元素个数（C++11新特性）
5	c1==c2 c1!=c2 c1>c2 c1<c2 c1<=c2 c1>=c2	容器的比较操作都是基于每个元素的，即所有的元素都满足比较关系才返回true，否则是false
6	c[index]	返回索引index所指向的元素（不检查边界）
7	c.at(index)	返回索引index所指向的元素（检查边界，越界会抛出range-error异常）
8	c.front()	返回第一元素
9	c.back()	返回最末元素
10	c.begin()	返回一个random-access iterator，指向第一个元素
11	c.end()	返回一个random-access iterator，指向最后一个元素
12	c.cbegin()	返回一个const random-access iterator，指向第一个元素（C++11新特性）
13	c.cend()	返回一个const random-access iterator，指向最后一个元素（C++11新特性）
14	c.rbegin()	返回一个reverse iterator，指向第一个元素
15	c.rend()	返回一个reverse iterator，指向最后一个元素
16	c.crbegin()	返回一个const reverse iterator，指向第一个元素（C++11新特性）
17	c.crend()	返回一个const reverse iterator，指向最后一个元素（C++11新特性）

　　举个例子——

	deque<int> c{ 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	cout << "c.empty() = " << c.empty() << endl
		<< "c.size() = " << c.size() << endl
		<< "c.max_size()" << c.max_size() << endl;
	for (auto it = c.cbegin(); it != c.cend(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}

更易型操作

　　Deque的更易型操作，如下表所示：

序号	操作	效果
1	c = c2	将c2的数据复制给c，该复制是深度复制
2	c = rv	将rvalue rv的所有元素以move assignment的形式给c（C++11新特性）
3	c = initlist	将初值列所有元素赋值给c（C++11新特性）
4	c.assign(n,elem)	复制n个elem元素给c
5	c.assign(beg,end)	复制区间[beg,end)元素给c
6	c.assign(initlist)	复制初值列所有元素给c
7	c1.swap(c2) swap(c1,c2)	置换c1和c2的数据
8	c.push_back(elem)	附加一个elem元素到deque末尾
9	c.pop_back()	移除末尾的一个元素，不返回任何值
10	c.push_front()	附加一个elem元素到首部
11	c.pop_front()	移除首部的一个元素，不返回任何值
12	c.insert(pos,elem)	在iterator指向的pos位置的前一个位置插入elem拷贝，并返回新元素的位置
13	c.insert(pos,n,elem)	在iterator指向的pos位置的前一个位置插入n个elem拷贝，并返回第一个新元素的位置
14	c.insert(pos,beg,end)	在iterator指向的pos位置的前一个位置插入区间[beg,end）所有元素拷贝，并返回第一个新元素的位置
15	c.insert(pos,initlist)	在iterator指向的pos位置的前一个位置插入initlist初值列拷贝，并返回第一个新元素的位置(C++11新特性)
16	c.emplace(pos,args…)	在iterator位置pos之前插入一个以args为初值的运输，并返回新元素的位置（C++11新特性）
17	c.emplace_back(args…)	插入一个args初值于末尾，不返回任何东西（C++11新特性）
18	c.emplace_front(args…)	插入一个args初值于首部，不返回任何东西（C++11新特性）
19	c.erase(pos)	移除iterator位置pos的元素，返回下一个元素的位置
20	c.erase(beg,end)	移除区间[beg,end)区间内的所有元素，返回下一个元素的位置
21	c.resize(num)	将元素数量大小调整为num，如果数量比原始要大，那么多出来的部分用默认构造函数进行初始化
22	c.resize(num,elem)	将元素数量大小调整为num，如果数量比原始要大，那么多出来的部分用初始化为elem
23	c.clear()	移除所有元素，释放内存

异常控制

　　Deque提供的异常处理是STL所定义的最低限度的异常处理，除了at函数会对边界进行检查，可能会抛出range-error异常之外，其他函数不会抛出任何标准异常，但编译器往往会加入自己的异常处理，比如VS所实现的STL版本就有诸多异常控制。