详解STL中stack_queue为什么选择deque作为默认容器
目录
C语言中的栈和队列
vector和list的区别
deque的底层实现逻辑
1.集vector和list之长
2.双端操作优于vector和list
deque简直是stack_queue的天选容器
为何deque无法完美取代vector和list
相比于vector
1.内存连续性：
2.扩容代价：
3.内存碎片：
相比于list
1.中间操作效率：
2.迭代器稳定性：
不存在“完美容器”，只有“场景适配”
C语言中的栈和队列
当我们对初阶数据结构有所了解之后，就知道栈的底层通常是用顺序表实现，也就是C++的vector，而队列则通常用链表实现，也就是C++的list，详细可以看看博主栈和队列的篇章链接
https://blog.csdn.net/cyzzzuzm/article/details/147747706?fromshare=blogdetail&sharetype=blogdetail&sharerId=147747706&sharerefer=PC&sharesource=cyzzzuzm&sharefrom=from_link
那为什么C++的STL中的栈和队列会选择deque作为默认容器，它相对于顺序表链表的优点又在哪里，它可以完全取代顺序表链表吗？接下来重点讲解这些。
vector和list的区别
vector优点：
1.下标随机访问快，尾插尾删效率高
2.CPU高速缓存命中率高*
vector缺点：
1.头部或中间插入删除效率低下
2.插入时空间要不断扩容，扩容有一定性能损耗*，倍数级扩容可能存在一定的空间浪费
list优点：
1.任意位置的插入删除效率都是O（1）
2.按需申请释放内存，不会存在空间大量浪费的问题
list缺点：
1.不支持下标随机访问
2.CPU高速缓存命中率低*
由此可见，vector和list其实是两个极端，也是功能的极致，一方的有点是另一方致命的缺点，那有没有什么容器能够集两者之长，优缺点折中呢？那就是我们接下来要说的deque容器。
deque的底层实现逻辑
1.集vector和list之长
deque本质上来讲是一个指针数组，数组里面的每一个指针都指向一个buffer数组的位置，也就是说，数组里面连续存放着多个分散在各个空间的buffer数组的地址。它拥有vector的优点吗？当然有，首先是下标访问效率，虽然它的底层多个buffer数组的分布是散乱的，但是遍历完第一个buffer数组之后，指针数组的访问指针就会移动到下一个位置，精准找到第二个buffer数组，然后继续遍历，实现无缝衔接遍历，相当于指针数组将多个buffer数组串联在一起成为一个超级长的数组，大多数情况下，deque的下标访问效率与vector基本一致。前面提到的，它其实就是相当于被拼接起来的一个巨长无比的连续的数组空间，因此CPU高速缓存命中率也很高。但是它的中间插入删除的效率并不高，通常是O（n）级的，这一点和vector类似。list的优点它也并非没有，按需申请释放内存，不会存在空间大量浪费的问题，这一优点类似list，当buffer数组满了之后，会在申请一个内存块，新的指针会挂在指针数组里面，每次申请的内存块大小都是固定的，因此不会有太大的浪费。
2.双端操作优于vector和list
双端操作，也就是头尾的插入和删除，deque的指针数组会在两端预留位置，要双端删除直接删掉双端的buffer数组中的数据即可，效率为O（1），要插入数据，也是插入在双端指向的buffer数组中，如果一个buffer数组满了，比如头部插入，会在开辟一个内存块，它的指针继续存放在指针数组的前端，然后把要插入数据放在新开辟的内存块里，完全不需要移动数据，效率同样O（1），零数据移动，完美降维打击vector，这是优于vector的点，而list还得申请结点（带两个指针的额外内存），内存碎片多，开销更大，而deque一次可以分配多个元素，做到“批量分配”，内存利用率更高，这是优于list的点。最坏的情况，哪怕指针数组也满了，此时可能就要异地扩容，但最多也就是把指针再拷贝到新数组里而已，而且指针占用空间极小，拷贝成本几乎可以忽略，效率极高。综上，双端操作上deque是更优于vector和list的。
deque简直是stack_queue的天选容器
对初阶数据结构有了一定了解之后，我们都知道栈的出入数据是后进先出的（LIFO），从栈顶入数据，同样也从栈顶出数据；而队列，出入数据的原则是先进先出（FIFO），从一头进再从另一头出。我们可以发现，栈和队列无论是出数据还是入数据都是从两端操作的，那么双端操作，我们是不是拥有了可以完美替代vector和list的容器？那就是deque双端队列，因此用它作为栈和队列的默认容器简直再合适不过了。
为何deque无法完美取代vector和list
首先我们知道deque兼顾两者的优点，虽全能，却也全不精，没有二者的优点那么极致
相比于vector
1.内存连续性：
vector的元素在内存中是完全连续的，而deque是由多个分散的“内存块”组成，这会造成哪些劣势呢，首先vector的随机访问是真正的O（1），直接通过首地址+偏移量计算，deque虽然也支持随机访问，但是底层实现上需要先计算元素在哪个内存块，再找块内的偏移量，实际效率略低（尤其是数据量巨大时），且vector的CPU缓存命中率更高（连续内存适合CPU预读），遍历速度通常比deque快。
2.扩容代价：
vector虽然扩容时需要整体迁移数据，代价略高，但是一旦扩容完成，后续尾插的效率极高，deque虽然不需要整体迁移数据，但是每次新增内存块时，需要维护指针数组（比如需要扩容指针数组），且小块内存的管理成本更高。
3.内存碎片：
deque有多个内存块，会导致产生更多的内存碎片，而vector是一大块连续的内存，利用率更高。
相比于list
1.中间操作效率：
list的中间插入删除操作只需要改变前后结点的指针，效率很高，纯O（1）操作，而deque的插入删除操作需要移动插入点之后的所有数据，类似于vector，时间复杂度是O（n），而且由于deque内存块分散，移动数据时需要跨越多个内存块，效率甚至比vector更低。
2.迭代器稳定性：
list的迭代器在插入删除操作后，除了被删除的迭代器，始终有效；而deque在头尾插入删除时，迭代器可能会失效（如触发指针数组扩容），中间操作则会导致大量迭代器失效，使用更麻烦。
不存在“完美容器”，只有“场景适配”
vector：适合频繁随机访问、尾插尾删为主的场景，如储存大量数据并遍历。
list：适合频繁中间插入删除的场景。
deque：适合双端频繁操作，但很少中间修改的场景，如实现栈和队列的底层容器。