C++ list
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本博客主要内容介绍了C++中list和相关接口的使用
Ⅰ. list的介绍和使用
Ⅰ. Ⅰlist的介绍
①list是可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器，并且该容器可以前后双向迭代。
②list的**底层是双向链表结构**，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中，在节点中通过指针指向 其前一个元素和后一个元素。
③list与forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效。
④与其他的序列式容器相比(array，vector，deque)，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。
⑤与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list 的第6个元素，必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间 开销；list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这 可能是一个重要的因素)
Ⅰ. Ⅱ list的使用
在上面的介绍中我们了解到list的底层是使用双向循环链表实现的。list的接口非常的丰富，和vector有些类似，但不相同。以下是list一些常用的接口。
Ⅰ. Ⅱ . Ⅰlist的构造
| 构造函数(construct) | 接口说明 |
| list (size_type n, const value_type& val = value_type()) | 构造的list中包含n个值为val的元素 |
| list() | 构造空的list |
| list (const list& x) | 拷贝构造函数 |
| list (InputIterator first, InputIterator last) | 用[first, last)区间中的元素构造list |
list() { empty_init(); } template<class Iterator> list(Iterator first, Iterator last) { empty_init(); Iterator it = first; while (it != last) { push_back(*first); ++it; } } void swap(list<T>& tmp) { std::swap(_head, tmp._head); } list(const list<T>& it) { //empty_init(); //for (auto e : it) //{ // push_back(e); //} list<T> tmp(it.begin(), it.end()); swap(tmp); }
Ⅰ. Ⅱ . Ⅱlist的使用
此处，大家可暂时将迭代器理解成一个指针，该指针指向list中的某个节点。
【注意】
①begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动
②rbegin(end)与rend(begin)为反向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向前移动
template<class T, class Ref, class Ptr> struct _list_iterator { typedef list_node<T> node; typedef _list_iterator<T, Ref, Ptr> self; node* _node; _list_iterator(node* n) :_node(n) {} Ref operator *() { return _node->_data; } Ptr operator ->() { return &_node->_data; } self& operator ++() { _node = _node->_next; return *this; } self& operator --() { _node = _node->_prev; return *this; } bool operator != (const self& s) { return _node != s._node; } bool operator == (const self& s) { return _node == s._node; } }; //list类内的代码： public: typedef _list_iterator<T, T&, T*> iterator; typedef _list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator; iterator begin() { return iterator(_head->_next); } iterator end() { return iterator(_head); } const_iterator begin() const { return const_iterator(_head->_next); } const_iterator end() const { return const_iterator(_head); }
Ⅰ. Ⅱ . Ⅲ list capacity
| 函数声明 | 接口说明 |
| bool empty() const; | 检测list是否为空，是返回true，否则返回false |
| size_type size() const; | 返回list中有效节点的个数(即不包含哨兵节点) |
Ⅰ. Ⅱ . Ⅳ list element access
| 函数声明 | 接口说明 |
| reference front();const_reference front() const; | 返回list的第一个节点中值的引用 |
| reference back();const_reference back() const; | 返回list的最后一个节点中值的引用 |
Ⅰ. Ⅱ . Ⅴ list modifiers
| 函数声明 | 接口说明 |
| void push_front (const value_type& val); | 在list首元素前插入值为val的元素(头插) |
| void pop_front(); | 删除list中第一个元素(头删) |
| void push_back (const value_type& val); | 在list尾部插入值为val的元素(尾插) |
| void pop_back(); | 删除list中最后一个元素(尾删) |
| insert | 在list position 位置中插入值为val的元素 |
| erase | 删除list position位置的元素 |
| swap | 交换两个list中的元素 |
| clear | 清空list中的有效元素 |
int array[] = { 1, 2, 3 }; list<int> L(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0])); // 在list的尾部插入4，头部插入0 L.push_back(4); L.push_front(0); PrintList(L); // 删除list尾部节点和头部节点 L.pop_back(); L.pop_front(); PrintList(L);
Ⅰ. Ⅱ . Ⅵ list 迭代器失效
前面说过，此处大家可将迭代器暂时理解成类似于指针，迭代器失效即迭代器所指向的节点的无效，即该节点被删除了。因为list的底层结构为带头结点的双向循环链表，因此在list中进行插入时是不会导致list的迭代 器失效的，只有在删除时才会失效，并且失效的只是指向被删除节点的迭代器，其他迭代器不会受到影响。
void TestListIterator1() { int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 }; list<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0])); auto it = l.begin(); while (it != l.end()) { // erase()函数执行后，it所指向的节点已被删除，因此it无效，在下一次使用it时，必须先给 其赋值 l.erase(it); ++it; } } // 改正 void TestListIterator() { int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 }; list<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0])); auto it = l.begin(); while (it != l.end()) { l.erase(it++); // it = l.erase(it); } }
Ⅱ list的模拟实现
链接: [list模拟实现](learn_c/_list at main · manredeshanxiren/learn_c (github.com))
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