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

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Ⅰ. list的介绍和使用

Ⅰ. Ⅰlist的介绍

list 介绍文档

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。

函数声明	函数接口
begin+end	返回第一个元素的迭代器+返回**最后一个元素下一个位置**的迭代器
rbegin+rend	返回第一个元素的reverse_iterator,即end位置，返回最后一个元素下一个位置的 reverse_iterator,即begin位置

【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))

到这本篇博客的内容就到此结束了。
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