文章目录
list的介绍及使用list的介绍list的构造list iterator的使用list capacitylist element accesslist modifiers
list模拟实现list节点类list迭代器类list类
list深度剖析list迭代器失效list反向迭代器
list与vector对比
list的介绍及使用
list的介绍
1.list的底层是双向循环链表，每个元素的地址空间不连续。 2.list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。 3. list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)。
list的构造
构造函数（ (constructor））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listlist (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 iterator的使用
函数声明接口说明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：
begin与end为正 ， ++ ，迭代器向后移动。rbegin(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。
list capacity
函数声明函数声明 接口说明empty检测list是否为空，是返回true，否则返回falsesize返回list中有效节点的个数
list element access
函数声明接口说明front返回list的第一个节点中值的引用back返回list的最后一个节点中值的引用
list modifiers
函数声明接口说明push_front在list首元素前插入值为val的元素pop_front删除list中第一个元素push_back在list尾部插入值为val的元素pop_back删除list中最后一个元素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
list模拟实现
list节点类
template
struct ListNode
{
ListNode
ListNode
T _data;
ListNode(const T& x = T())
:_next(nullptr)
,_prev(nullptr)
,_data(x)
{}
list迭代器类
template
struct ListIterator
{
typedef ListNode
typedef ListIterator
Node* _node;
ListIterator(Node* node)
:_node(node)
{}
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
Ptr operator->()
{
return &_node->_data;
}
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
bool operator!=(const Self& it)
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(const Self& it)
{
return _node == it._node;
}
};
list类
template
class list
{
typedef ListNode
public:
typedef ListIterator
typedef ListIterator
iterator begin()
{
return _head->_next;
}
iterator end()
{
return _head;
}
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end() const
{
return _head;
}
void empty_init()
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
list()
{
empty_init();
}
// lt2(lt1)
list(const list
{
empty_init();
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
// 需要析构，一般就需要自己写深拷贝
// 不需要析构，一般就不需要自己写深拷贝，默认浅拷贝就可以
void swap(list
{
std::swap(_head, lt._head);
std::swap(_size, lt._size);
}
list
{
swap(lt);
return *this;
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(), x);
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
void insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* cur = pos._node;
Node* newnode = new Node(val);
Node* prev = cur->_prev;
// prev newnode cur;
prev->_next = newnode;
newnode->_prev = prev;
newnode->_next = cur;
cur->_prev = newnode;
_size++;
}
iterator erase(iterator pos)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur;
_size--;
return iterator(next);
}
size_t size() const
{
return _size;
}
bool empty()
{
return _size == 0;
}
private:
Node* _head;
size_t _size;
};
list深度剖析
list迭代器失效
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
auto it = l.begin();
while (it != l.end())
{
cout<<*it<<" ";
// 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
auto it = l.begin();
while (it != l.end())
{
cout<<*it<<" ";
l.erase(it++); // it = l.erase(it);
}
}
分析：erase删除当前元素后返回下一个元素的迭代器，所以只需用it来接收erase的返回值即可。改正前没有接收erase的返回值，导致迭代器it指向的空间释放了，访问已经释放的空间导致报错。 erase（it++）是先存下it的副本，再让it++（此时未删除节点，迭代器还是有效的）再把副本给erase完成删除步骤。
list反向迭代器
通过前面例子知道，反向迭代器的++就是正向迭代器的–，反向迭代器的–就是正向迭代器的++，因此反向迭 代器的实现可以借助正向迭代器，即：反向迭代器内部可以包含一个正向迭代器，对正向迭代器的接口进行 包装即可。
template
class ReverseListIterator
{
// 注意：此处typename的作用是明确告诉编译器，Ref是Iterator类中的类型，而不是静态成员变量
// 否则编译器编译时就不知道Ref是Iterator中的类型还是静态成员变量
// 因为静态成员变量也是按照 类名::静态成员变量名 的方式访问的
public:
typedef typename Iterator::Ref Ref;
typedef typename Iterator::Ptr Ptr;
typedef ReverseListIterator
public:
//
// 构造
ReverseListIterator(Iterator it): _it(it){}
//
// 具有指针类似行为
Ref operator*(){
Iterator temp(_it);
--temp;
return *temp;
}
Ptr operator->(){ return &(operator*());}
//
// 迭代器支持移动
Self& operator++(){
--_it;
return *this;
}
Self operator++(int){
Self temp(*this);
--_it;
return temp;
}
Self& operator--(){
++_it;
return *this;
}
Self operator--(int)
{
Self temp(*this);
++_it;
return temp;
}
//
// 迭代器支持比较
bool operator!=(const Self& l)const{ return _it != l._it;}
bool operator==(const Self& l)const{ return _it != l._it;}
Iterator _it;
};
list与vector对比
vector与list都是STL中非常重要的序列式容器，由于两个容器的底层结构不同，导致其特性以及应用场景不 同，其主要不同如下：
vectorlist底层结构动态顺序表，一段连续空间带头结点的双向循环链表插入和删除任意位置插入和删除效率低，需要搬移元素，时间复杂度为O(N)，插入时有可能需要增容，增容：开辟新空间，拷贝元素，释放旧空间，导致效率更低任意位置插入和删除效率高，不需要搬移元素，时间复杂度为O(1）空间利用率底层为连续空间，不容易造成内存碎片，空间利用率高，缓存利用率高。底层节点动态开辟，小节点容易造成内存碎片，空间利用率低，缓存利用率低。迭代器原生态指针对原生态指针(节点指针)进行封装迭代器失效在插入元素时，要给所有的迭代器重新赋值，因为插入元素有可能会导致重新扩容，致使原来迭代器失效，删除时，当前迭代器需要重新赋值否则会失效。插入元素不会导致迭代器失效，删除元素时，只会导致当前迭代器失效，其他迭代器不受影响。使用场景需要高效存储，支持随机访问，不关心插入删除效率大量插入和删除操作，不关心随机访问
参考链接
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