一．各种容器的特性
| vector | 序列容器，C++标准严格要求次容器的实现内存必须是连续的，唯一可以和标准C兼容的stl容器，任意元素的读取、修改具有常数时间复杂度，在序列尾部进行插入、删除是常数时间复杂度，但在序列的头部插入、删除的时间复杂度是O(n)，可以在任何位置插入新元素，有随机访问功能，插入删除操作需要考虑。重新分配一段连续的内存空间，其大小是现在连续空间的2倍，再将原先空间中的元素复制到新的空间中，性能消耗比较大，尤其是当元素是非内部数据时。vector的另一个常见的问题就是clear操作。clear函数只是把vector的size清为零，但vector中的元素在内存中并没有消除 |
| queue |
一个队列，实现先进先出功能，queue不是标准的STL容器，却以标准的STL容器为基础。queue是在deque的基础上封装的。之所以选择deque而不选择vector是因为deque在删除元素的时候释放空间，同时在重新申请空间的时候无需拷贝所有元素。 |
| deque |
序列容器，内存也是连续的，和vector相似，区别在于在序列的头部插入和删除操作也是常数时间复杂度,可以在任何位置插入新元素，有随机访问功能。deque支持双端插入数据。deque的内存空间分布是小片的连续，小片间用链表相连，实际上内部有一个map的指针。deque空间的重新分配要比vector快，重新分配空间后，原有的元素是不需要拷贝的，可以认为deque是vector和list的折中 |
| list |
序列容器，内存是不连续的，任意元素的访问、修改时间复杂度是O(n)，插入、删除操作是常数时间复杂度,可以在任何位置插入新元素。 |
| set |
关联容器，元素不允许有重复，数据被组织成一棵红黑树，查找的速度非常快，时间复杂度是O(logN) |
| multiset |
关联容器，和set一样，却别是允许有重复的元素，具备时间复杂度O(logN)查找功能。 |
| map |
关联容器，按照{键，值}方式组成集合，按照键组织成一棵红黑树，查找的时间复杂度O(logN)，其中键不允许重复。 |
| multimap |
和map一样，区别是键可以重复 |
二．容器的一种分类
连续内存的容器：这种类型容器包含vector、deque。特点是在一块连续的内存块上存放数据，所以有数据插入和删除的时候，如果不是在序列的或者两端那么花费的代价是非常大的，因为需要保证连续内存，同时给新元素腾出空间或者填充删除元素的空间，如果存储的是复杂结构的话就要花费大量的时间进行拷贝操作（可以存储复杂结构的指针来弥补这个缺陷，这个讨论在另个总结中进行）。
基于节点的容器：这类容器是剩余的几个list、set、multiset、map、multimap.这类容器中的数据是分别存储在不同的内存块中，可能连续也可能不连续（一般不认为是连续的），这样的容器在插入删除元素的时候修改的只是节点的指针，这样的消耗是非常小的。
三．使用中需要考虑的一些因素
在使用的过程中，需要考虑的问题有元素顺序、标准的一致性、迭代器能力、内存布局和C的兼容性、查找速度这些，考虑了这些问题你选择的容器应该会非常适合你当前的情景。
1. 需要大量添加新元素：
vector在大量添加元素的时候问题最大，因为他的一种最常见的内存分配实现方法是当前的容量(capacity)不足就申请一块当前容量2倍的新内存空间，然后将所有的老元素全部拷贝到新内存中，添加大量元素的时候的花费的惊人的大。如果由于其他因素必须使用vector，并且还需要大量添加新元素，那么可以使用成员函数reserve来事先分配内存，这样可以减少很多不必要的消耗。
list对这种情况的适应能力就非常好，都是常数时间的插入消耗。deque前面说过了，他是vector和list的折衷形式，内存不够了就申请一块新的内存，但并不拷贝老的元素。
2. 查找速度：
这个因素主要取决于算法，而算法最终是作用在容器中元素上的，所以这里的查找速度指的是容器能够达到的最好查找效率。
对于序列容器需要分两种情况，区分依据是元素是否排序，1)对于已经排序的序列容器，使用binary_search、lower_bound、upper_bound、equal_range可以获得对数时间复杂度的查找速度(O(logN));2)而未排序的序列容器二分查找肯定是用不了，能达到的最好的时间复杂度是线性的(O(n))。
对于关联容器，存储的时候存储的是一棵红黑树(一种更为严格的平衡二叉树,文档最后有介绍)，总是能达到对数时间复杂度(O(logN))的效率，因为关联容器是按照键值排好序的。
3. 是否是连续内存：
连续内存的容器有个明显的缺点，就是有新元素插入或老元素删除的时候，为了给新元素腾出位置或者填充老元素的空缺，同一块内存中的其他数据需要进行整体的移位，这种移位的拷贝代价有时是非常巨大的。标准容器中的vector、deque是连续内存的，其中vector是完全连续内存，而deque是vector和list的折衷实现，是多个内存块组成的，每个块中存放的元素连续内存，而内存块又像链表一样连接起来。
所以需要考虑在操作的过程中是否有在任意位置插入元素的需求，有这种需求的话尽量避免使用连续内存的vector、deque
4. 元素的排序：
序列容器中的元素不会自动排序，程序员插入什么顺序内存中就是什么顺序，而关联容器不是这样的，他会以自己的键值按照某种等价关系(equivalence)进行排序。所以默认情况下序列容器中的元素是无序的，而关联容器中的元素是有序的。
所以容器在遍历元素的时候序列容器输出的顺序和插入的顺序式一致的，关联容器就不一定了。下面给出两个例子：
输出结果如下：
通过例子看到序列容器vector遍历的顺序和插入的顺序是一样的，而关联容器set把插入的元素按照某种顺序重新组织了，所以选择容器的时候如果很在意插入顺序的话就选择序列容器。
5. 内存是否和C兼容：
适合的容器只有一个vector，意思就是如果需要把容器中的数据放到C类型的数组中那么不需要做多余复杂的操作，如果有vector<int> v，只需要直接使用&v[0]就可以得到v中第一个元素的指针，因为vector和C数组的内存布局是一样的，这个要求同时也是标准C++委员会制定的标准。所以能保证有这样特性的容器只有vector，那么vector以外的其他STL容器中的数据如果需要变换成C数组形式，或者C数组放到其他类型容器中，可以把vector作为一个桥梁，下面给个例子：
//假设函数void read(const int* pInt, unsigned int num);
//从pInt指针位置开始读取num个int型数据
std::set<int> mSet;
...//省略给mSet插入元素的操作
std::vector<int> mVector(mSet.begin(), mSet.end());
if (!mVector.empty())
read(&mVector[0], mVector.size());
四．各种容器的优缺点：
用哪种容器的选择看起来非常繁琐，头脑中如果有个每个容器大概的模型，在选择的时候会更为轻松点。
1. Vector的数据模型就是数组。
优点：内存和C完全兼容、高效随机访问、节省空间
缺点：内部插入删除元素代价巨大、动态大小查过自身容量需要申请大量内存做大量拷贝。
2. List的数据结构模型是链表
优点：任意位置插入删除元素常量时间复杂度、两个容器融合是常量时间复杂度
缺点：不支持随机访问、比vector占用更多的存储空间
3. Deque的数据模型是数组和链表的折衷：
优点：高效随机访问、内部插入删除元素效率方便、两端push pop
缺点：内存占用比较高
4. Map、set、multimap、multiset的数据结构模型是二叉树(红黑树)
优点：元素会按照键值排序、查找是对数时间复杂度、通过键值查元素、map提供了下标访问
五．综合一下该用什么？
首先说说vector、list、deque
1）如果需要随机访问，用vector
2）如果存储元素的数目已知，用vector
3）需要任意位置随机插入删除，用list
4）只有需要更多在容器的首部尾部插入删除元素，用deque
5）元素是复杂结构用list，也可以用vector存储指针(需要额外的精力去维护内存)，看需求
6）如果操作是基于键值，用set map
7）如果需要经常的搜索，用map set
8） map set的区别是map中的元素都是pair<key, value>，同时map提供下标访问[] ,也是个陷阱，这个Once在日志里讲过
如果实在不想细看上面说的繁琐的内容，就照下面这个流程走一遍，就会找到最终的归宿
这个是照着一个老外的个人主页上总结的图画的
原始链接：http://www.linuxsoftware.co.nz/containerchoice.png
附录：
标准关联容器实现的红黑树，这个大哥(姐)讲的挺好的
http://hi.baidu.com/20065562/blog/item/93b2d17fd6f391320dd7da44.html
说几个STL的缺点吧，虽然都是在比较极端的情况下出现，但是对于一些大项目还是会遇到的
1. 代码膨胀问题
每一个实例化过的模板类，都会膨胀出一份独立的代码，比如
std::vector<std::string>, std::vector<int>，编译后会产生两份代码，在VC2008下，每份代码大约是3-4kb，这是因为vector比较简单代码少，如果是map则会产生30-50kb的代码，因为map里有个复杂的红黑树。对于数据处理类的代码里一般会定义很多种不同的结构体，不同的结构体放到不同的容器里，就会实例化出很多个类的代码，我见过一个项目里，这样的vector就有数百个。
2. 内存使用效率问题 （以vc++2008为例）
stl在内存使用效率上是比较低效的，比如std::string，它的sizeof大概是28，因为它有一个内置的16字节数组，用来做小字符串优化的，就是说低于16字节的字符串都会至少占用28字节内存，如果刚好17字节字符串，则会占用28字节+额外分配的字符串内存，额外分配的内存是一个堆块，又有很多浪费，相比用一个char *存储字符串大约多占用了一倍内存。
还有map<>，每一个map的node都是一块独立分配的内存，如果是 map<int, int>呢，那就很悲剧了，为了存一个int要消耗几十个字节，很浪费的。
如果元素数量有百万级，那么内存占用就很可观了，这种情况下建议自己实现allocator，做内存池。
3. deep copy问题
让两个容器的实例做赋值操作，看起来就一条语句，实际上容器里的每个元素都执行了一次赋值操作。如果容器里有百万级的数据，那么一个等号就产生了几百万次的构造和析构。
传递参数的时候一定要用 const 引用，赋值可以用 swap代替。
4. 隐式类型转换
比如 有个函数
void doSomething(const std::string &str);
调用的时候
doSomething("hello");
能编译执行，但是会产生一个临时的匿名的std::string实例，把"hello"复制一遍，然后在调用完成后析构掉。如果这个发生在循环体内部有可能影响性能。
以上这些问题，在小程序里或者数据规模不大的时候，比如容器内元素只有几千这个规模，都不是什么大问题，那时开发效率才是重点，但是一旦有大数据stl容器会成为性能瓶颈的。
STL常用容器对比
2016年08月13日 22:50:34 阅读数：1867更多
个人分类： C++
STL的常用容器大致有以下8个：
1.vector
vector是一种动态数组，在内存中具有连续的存储空间，支持快速随机访问。由于具有连续的存储空间，所以在插入和删除操作方面，效率比较慢。vector有多个构造函数，默认的构造函数是构造一个初始长度为0的内存空间，且分配的内存空间是以2的倍数动态增长的，在push_back的过程中，若发现分配的内存空间不足，则重新分配一段连续的内存空间，其大小是现在连续空间的2倍，再将原先空间中的元素复制到新的空间中，性能消耗比较大，尤其是当元素是非内部数据时。vector的另一个常见的问题就是clear操作。clear函数只是把vector的size清为零，但vector中的元素在内存中并没有消除，所以在使用vector的过程中会发现内存消耗会越来越多，导致内存泄露，现在经常用的方法是swap函数来进行解决：利用swap函数，和临时对象交换，交换以后，临时对象消失，释放内存。
如果你需要高效的随即存取，而不在乎插入和删除的效率，使用vector。
2.list
list是一个双向链表，因此它的内存空间是可以不连续的，通过指针来进行数据的访问，这使list的随机存储变得非常低效，因此list没有提供[]操作符的重载。但list可以很好地支持任意地方的插入和删除，只需移动相应的指针即可。
如果你需要大量的插入和删除，而不关心随即存取，则应使用list。
3.deque
deque和vector类似，支持快速随机访问。二者最大的区别在于，vector只能在末端插入数据，而deque支持双端插入数据。deque的内存空间分布是小片的连续，小片间用链表相连，实际上内部有一个map的指针。deque空间的重新分配要比vector快，重新分配空间后，原有的元素是不需要拷贝的，可以认为deque是vector和list的折中。
如果你需要随即存取，而且关心两端数据的插入和删除，则应使用deque。
4.map
map是一种关联容器，该容器用唯一的关键字来映射相应的值，即具有key-value功能。map内部自建一棵红黑树（一种自平衡二叉树），这棵树具有数据自动排序的功能，所以在map内部所有的数据都是有序的，以二叉树的形式进行组织。map的插入和删除效率比其他序列的容器高，因为对关联容器来说，不需要做内存的拷贝和移动，只是指针的移动。由于map的每个数据对应红黑树上的一个节点，这个节点在不保存你的数据时，是占用16个字节的，一个父节点指针，左右孩子指针，还有一个枚举值（标示红黑色），所以map的其中的一个缺点就是比较占用内存空间。
默认情况下内部数据进行升序排列。
multimap是map的单key对多value的容器。
5.hash_map
hash_map使用hash表来排列配对，hash表是使用关键字来计算表位置。当这个表的大小合适，并且计算算法合适的情况下，hash表的算法复杂度为O(1)的，但是这是理想的情况下的，如果hash表的关键字计算与表位置存在冲突，那么最坏的复杂度为O(n)。
选用map还是hash_map，关键是看关键字查询操作次数，以及你所需要保证的是查询总体时间还是单个查询的时间。如果是要很多次操作，要求其整体效率，那么使用hash_map，平均处理时间短。如果是少数次的操作，使用 hash_map可能造成不确定的O(N)，那么使用平均处理时间相对较慢、单次处理时间恒定的map，便更好些。
默认情况下内部数据不排序。
6.set
set也是一种关联性容器，它同map一样，底层使用红黑树实现，插入删除操作时仅仅移动指针即可，不涉及内存的移动和拷贝，所以效率比较高。set中的元素都是唯一的，而且默认情况下会对元素进行升序排列。所以在set中，不能直接改变元素值，因为那样会打乱原本正确的顺序，要改变元素值必须先删除旧元素，再插入新元素。不提供直接存取元素的任何操作函数，只能通过迭代器进行间接存取。
multiset类似于数学里面的集合，集合中可以包含重复的元素。
7.queue
queue是一个队列，实现先进先出功能，queue不是标准的STL容器，却以标准的STL容器为基础。queue是在deque的基础上封装的。之所以选择deque而不选择vector是因为deque在删除元素的时候释放空间，同时在重新申请空间的时候无需拷贝所有元素。
8.stack
stack是实现先进后出的功能，和queue一样，也是内部封装了deque。自己不直接维护被控序列的模板类，而是它存储的容器对象来为它实现所有的功能。