vector::begin()和std::begin()之间的区别

Question

在c++中迭代vector时，我注意到标准库中有一个begin()函数，而vector类也有一个begin()成员函数。这两者有什么区别（如果有的话），应该使用哪个？

示例：

vector<int> numbers;
//Code to put values in my vector
for (vector<int>::iterator i = numbers.begin(); i < numbers.end(); i++)
    cout << *i << '\n';

对比：

vector<int> numbers;
//Code to put values in my vector
for (vector<int>::iterator i = std::begin(numbers); i < std::end(numbers); i++)
    cout << *i << '\n';

- Shadow

---

对于容器来说，它们是相同的。但是 std::begin 也适用于内置数组，在模板函数中非常有用。 - SwiftMango

不过，++i 可能比 i++ 更高效，因为后者会返回一个迭代器的副本。 - M.M

可能是何时使用std :: begin和std :: end而不是特定于容器的版本的重复问题。 - edmz

这个回答解决了您的问题吗？为什么在C++11中使用非成员begin和end函数？ - Thomas Weller

Answer 1

std::begin()在C++11中添加，旨在使编写通用代码更加容易(例如在模板中)。最明显的原因是，普通的C风格数组没有方法，因此没有.begin()。因此，您可以与C风格数组一起使用std::begin()，以及具有其自己的begin()和end()的STL样式容器。

如果您正在编写非模板代码，则可以忽略std::begin()；如果您突然开始在任何地方都使用它，您的同事程序员可能会觉得奇怪，因为它是新的。

- John Zwinck

---

仅仅因为你想保持一致性而使用它，怎么样？ - Benjamin Lindley

@BenjaminLindley：我不认为这正是@RalphWaldoEmerson说的“愚蠢的一致性是小心灵的魔怪”，但我认为如果我们已经用了几十年的旧方法，没有理由使用std :: begin（）会分散注意力。这需要更多的打字，没有任何好处。 - John Zwinck

@JohnZwinck 的 begin(vec)（感谢 ADL）比 vec.begin() 更省敲键盘的时间 :) - T.C.

考虑到如果std::begin可用，那么范围-based for 循环和auto也就随之而来了；因此我宁愿完全不看第二个版本！ - M.M

@MattMcNabb：这是一个很好的观点，在C++11中，许多迭代器的用法已经不再需要了。 - John Zwinck

Answer 2

对于向量，std::begin()的实现仅仅调用std::vector<T>::begin()，因此在这种情况下两者没有区别。

而std::begin()真正发挥作用的是在泛型算法中：

template<typename Container>
void my_algorithm(Container c) {
    using std::begin;
    using std::end;
    auto const start = begin(c);  // ADL will find the appropriate overload
    auto const finish = end(c);
    // ... rest of code ...
}

- Toby Speight

Answer 3

如果你的编译器优化了你的代码，那么你使用哪个都无所谓。否则，你可能想使用更具面向对象的格式：numbers.begin()

这段代码已经被插入到Quick Bench中进行速度测量：

std::vector<int> arr = {0,1,2};

static void formatA(benchmark::State& state) {
  for (auto _ : state) { // Code inside this loop is measured repeatedly
    std::vector<int>::iterator itrA = arr.begin(); // arr.end();
    benchmark::DoNotOptimize(itrA);
  }
}
// Register the function as a benchmark
BENCHMARK(formatA);

static void formatB(benchmark::State& state) {
  for (auto _ : state) { // Code before the loop is not measured
    std::vector<int>::iterator itrB = begin(arr); // end(arr);
    benchmark::DoNotOptimize(itrB);
  }
}
BENCHMARK(formatB);

所有编译都使用STL=libstdc++（GNU），begin()的结果如下：

参数 \ CPU 时间（4位小数）	格式A	格式B	结论
优化 = 无 编译器 = Clang 11.0 标准 = c++11	2.1914	5.1870	A 比 B 快 2.4 倍
优化 = 无 编译器 = Clang 15.0 标准 = c++20	2.0666	2.8974	A 比 B 快 1.4 倍
优化 = O3 编译器 = Clang 11.0 标准 = c++11	1.1094	1.0130	大致等效的运行时间 (等效汇编)
优化 = O3 编译器 = Clang 15.0 标准 = c++20	1.0093	1.0007	大致等效的运行时间 (等效汇编)

而对于 end()：

参数 \ CPU 时间 (4dp)	格式A	格式B	结论
优化 = 无 编译器 = Clang 11.0 标准 = c++11	2.5166	2.6341	运行时间大致相等
优化 = 无 编译器 = Clang 15.0 标准 = c++20	2.3657	3.8461	A 比 B 快 1.6 倍
优化 = O3 编译器 = Clang 11.0 标准 = c++11	1.0045	1.0126	运行时间大致相等 (汇编代码相同)
优化 = O3 编译器 = Clang 15.0 标准 = c++20	1.0047	1.0012	运行时间大致相等 (汇编代码相同)

---

在没有进行优化的情况下，
格式A会分别调用<std::vector<int, std::allocator<int> >::begin()>和end()，而
格式B会调用<decltype (({parm#1}.begin)()) std::begin<std::vector<int, std::allocator<int> > >(std::vector<int, std::allocator<int> >&)>和end()。通过推导数据类型来确定格式B的时间会被浪费。

在进行优化的情况下，编译器已经完成了类型推导，两者将使用以下汇编代码，除了地址之外不会有任何变化：

mov    0x3c5b1(%rip),%rax        # 24f188 <arr>
mov    %rax,0x8(%rsp)
add    $0xffffffffffffffff,%rbx

- ThatHugo354