Effective STL 第4条：调用empty()而不是检查size()是否为0

在C++编程中，判断容器是否为空是一个常见的操作。Effective STL的第4条建议我们使用empty()方法，而不是通过检查size() == 0来判断容器是否为空。这一建议的核心原因是效率问题，尤其是在处理某些容器（如list）时，empty()的效率显著高于size()。

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为什么选择empty()？

1. empty()是常数时间操作

对于所有标准容器（如vector、list、deque等），empty()是一个常数时间操作。它直接返回一个布尔值，表示容器是否为空。例如：

if (container.empty()) {// 容器为空
}

无论容器的大小如何，empty()的执行时间是恒定的。

2. size()的效率问题

对于某些容器（如list），size()可能是一个线性时间操作。这是因为list的实现基于双向链表，而链表没有维护一个直接的大小计数器。每次调用size()时，容器需要遍历整个链表来计算元素的数量，这会导致性能下降。

例如：

if (container.size() == 0) {// 容器为空
}

对于list来说，size()的执行时间与容器的大小成正比，这在处理大数据量时会显著影响性能。

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为什么list的size()会这么慢？

list的size()操作需要遍历整个链表来计数元素，这是因为list的设计目标是支持高效的插入和删除操作，而不是高效的大小查询。为了实现高效的插入和删除，list没有维护一个直接的大小计数器。因此，每次调用size()时，容器需要遍历所有节点来计算大小。

此外，list的某些成员函数（如splice）会转移大量节点，而维护一个大小计数器会增加这些操作的复杂性和执行时间。因此，list的设计者选择牺牲size()的效率，以换取其他操作的高效性。

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代码示例：empty() vs size()

使用empty()

#include <list>
#include <iostream>int main() {std::list<int> my_list;if (my_list.empty()) {std::cout << "列表为空。" << std::endl;} else {std::cout << "列表不为空。" << std::endl;}return 0;
}

使用size()

#include <list>
#include <iostream>int main() {std::list<int> my_list;if (my_list.size() == 0) {std::cout << "列表为空。" << std::endl;} else {std::cout << "列表不为空。" << std::endl;}return 0;
}

对于list来说，empty()的执行时间远小于size()，尤其是在处理大数据量时。

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实现细节：empty()和size()的内部实现

1. vector的实现

// vector的empty()实现
bool empty() const noexcept {return begin() == end();
}// vector的size()实现
size_type size() const noexcept {return end() - begin();
}

vector的empty()和size()都是常数时间操作，因为它们直接依赖于begin()和end()指针。

2. list的实现

// list的empty()实现
bool empty() const noexcept {return begin() == end();
}// list的size()实现
size_type size() const noexcept {return _M_node_count();
}

list的empty()是一个常数时间操作，而size()需要遍历整个链表来计算节点数量，这导致其执行时间为线性时间。

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结论

在判断容器是否为空时，empty()是一个更高效、更可靠的选择。它不仅适用于所有标准容器，而且在处理list等特定容器时，能够显著提高性能。因此，Effective STL的第4条建议我们优先使用empty()，而不是通过size() == 0来判断容器是否为空。