empty()和size()都可以判断容器是否为空，谁更好？

发布时间：2020-12-16 07:36:12 所属栏目：百科来源：网络整理

导读：到目前为止，我们已经了解了 C++ STL 标准库中 vector、deque 和 list 这 3 个容器的功能和具体用法。学习过程中，读者是否想过一个问题，即这些容器的模板类中都提供了 empty() 成员方法和 size() 成员方法，它们都可以用来判断容器是否为空。换句话说，假

到目前为止，我们已经了解了 C++ STL 标准库中 vector、deque 和 list 这 3 个容器的功能和具体用法。学习过程中，读者是否想过一个问题，即这些容器的模板类中都提供了 empty() 成员方法和 size() 成员方法，它们都可以用来判断容器是否为空。

换句话说，假设有一个容器 cont，则此代码：

if(cont.size() == 0)

本质上和如下代码是等价的：

if(cont.empty())

那么，在实际场景中，到底应该使用哪一种呢？

建议使用 empty() 成员方法。理由很简单，无论是哪种容器，只要其模板类中提供了 empty() 成员方法，使用此方法都可以保证在 O(1) 时间复杂度内完成对“容器是否为空”的判断；但对于 list 容器来说，使用 size() 成员方法判断“容器是否为空”，可能要消耗 O(n) 的时间复杂度。

注意，这个结论不仅适用于 vector、deque 和 list 容器，后续还会讲解更多容器的用法，该结论也依然适用。

那么，为什么 list 容器这么特殊呢？这和 list 模板类提供了独有的 splice() 成员方法有关。

深度剖析选用empty()的原因

做一个大胆的设想，假设我们自己就是 list 容器的设计者。从始至终，我们的目标都是让 list 成为标准容器，并被广泛使用，因此打造“高效率的 list”成为我们奋斗的目标。

在实现 list 容器的过程中我们发现，用户经常需要知道当前 list 容器中存有多少个元素，于是我们想让 size() 成员方法的执行效率达到 O(1)。为了实现这个目的，我们必须重新设计 list，使它总能以最快的效率知道自己含有多少个元素。

要想令 size() 的执行效率达到 O(1)，最直接的实现方式是：在 list 模板类中设置一个专门用于统计存储元素数量的 size 变量，其位于所有成员方法的外部。与此同时，在每一个可用来为容器添加或删除元素的成员方法中，添加对 size 变量值的更新操作。由此，size() 成员方法只需返回 size 这个变量即可（时间复杂度为 O(1)）。

不仅如此，由于 list 容器底层采用的是链式存储结构（也就是链表），该结构最大的特点就是，某一链表中存有元素的节点，无需经过拷贝就可以直接链接到其它链表中，且整个过程只需要消耗 O(1) 的时间复杂度。考虑到很多用户之所以选用 list 容器，就是看中了其底层存储结构的这一特性。因此，作为 list 容器设计者的我们，自然也想将 splice() 方法的时间复杂度设计为 O(1)。

这里就产生了一个矛盾，即如果将 size() 设计为 O(1) 时间复杂度，则由于 splice() 成员方法会修改 list 容器存储元素的个数，因此该方法中就需要添加更新 size 变量的代码（更新方式无疑是通过遍历链表来实现），这也就意味着 splice() 成员方法的执行效率将无法达到 O(1)；反之，如果将 splice() 成员方法的执行效率提高到 O(1)，则 size() 成员方法将无法实现 O(1) 的时间复杂度。

也就是说，list 容器中的 size() 和 splice() 总有一个要做出让步，即只能实现其中一个方法的执行效率达到 O(1)。

值得一提的是，不同版本的 STL 标准库，其底层解决此冲突的抉择是不同的。以本教程所用的 C++ STL 标准模板库为例，其选择将 splice() 成员方法的执行效率达到 O(1)，而 size() 成员方法的执行效率为 O(n)。当然，有些版本的 STL 标准库中，选择将 size() 方法的执行效率设计为 O(1)。

但不论怎样，选用 empty() 判断容器是否为空，效率总是最高的。所以，如果程序中需要判断当前容器是否为空，应优先考虑使用 empty()。

（编辑：李大同）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!