C++ STL 容器 deque 内部实现原理

C++ STL 容器 deque 内部实现原理

双端队列（deque）是一种支持向两端高效地插入数据、支持随机访问的容器。

其内部实现原理如下：

双端队列的数据被表示为一个分段数组，容器中的元素分段存放在一个个大小固定的数组中，此外容器还需要维护一个存放这些数组首地址的索引数组，如下图所示。

由于分段数组的大小是固定的，并且它们的首地址被连续存放在索引数组中，因此可以对其进行随机访问，但效率比vector低很多。

向两端加入新元素时，如果这一端的分段数组未满，则可以直接加入，如果这一端的分段数组已满，只需创建新的分段数组，并把该分段数组的地址加入到索引数组中即可。无论哪种情况都不需要对已有元素进行移动，因此在双端队列的两端加入新的元素都具有较高的效率。

当删除双端队列容器两端的元素时，由于不需要发生元素的移动，效率也是非常高的。

双端队列中间插入元素时，需要将插入点到某一端之间的所有元素向容器的这一端移动，因此向中间插入元素的效率较低，而且往往插入位置越靠近中间，效率越低。删除队列中元素时，情况也类似，由于被删除元素到某一端之间的所有元素都要向中间移动，删除的位置越靠近中间，效率越低。

注意：
在除了首尾两端的其他地方插入和删除元素，都将会导致指向deque元素的任何pointers、references、iterators失效。不过，deque的内存重分配优于vector。因为其内部结构显示不需要复制所有元素。