Ist std::list::size() wirklich O(1) in allen Implementierungen?

std::list::size(): Wirklich O(n)?

Obwohl einige Leute behaupten, dass std: :list::size() besitzt lineare Komplexität, die Wahrheit über seine Komplexität ist von der Implementierung abhängig. Der C-Standard legt keine Komplexitätsanforderungen für diese Funktion fest.

Implementierungsvarianten

• Microsoft Visual Studio VC: In älteren Versionen (wie VC6) hatte size() tatsächlich eine konstante Komplexität, da es einfach die gespeicherte Größe in seiner internen Datenstruktur zurückgab.
• GNU Compiler Collection (GCC): Historisch (bis GCC 4.1.0) verwendete size() einen O(n)-Ansatz, bei dem die Liste durchlaufen wurde, um die Anzahl der Elemente zu zählen.

Aktueller Status in GCC

In C 11 schreibt der C-Standard vor, dass die Operation size() für alle Standardcontainer gilt, einschließlich std::list , muss eine konstante Komplexität haben (O(1)). Dadurch soll ein konsistentes und effizientes Laufzeitverhalten über Plattformen und Implementierungen hinweg sichergestellt werden.

Implementierung in Libstdc

Trotz des C 11-Mandats ist die Implementierung von size() in libstdc (der von GCC verwendeten Standardbibliothek) blieb in GCC-Versionen bis 4.8 O(n). Dies geschah aus Leistungsgründen und um den Aufwand für die Pflege eines zusätzlichen Größenfelds in der Listenstruktur zu minimieren.

Update: O(1)-Implementierung in GCC 5.0

Mit der Veröffentlichung von GCC 5.0 wurde die Implementierung von size() für std::list endlich optimiert, um O(1)-Komplexität im C 11-Modus zu erreichen. Dies wurde durch die Einführung eines internen Größenfelds erreicht, das die Anzahl der Elemente in der Liste verfolgt und so einen konstanten Zugriff auf die Größeninformationen ermöglicht.

Fazit

Während die Da die Komplexität von std::list::size() in der Vergangenheit ein Diskussionsthema war, erfordert der aktuelle C-Standard eine O(1)-Komplexität für alle Standardcontainer. Die Implementierung in GCC 5.0 und späteren Versionen entspricht dieser Anforderung und gewährleistet eine effiziente und vorhersehbare Ausführung von size() für std::list.

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