C++STL之list(用法超详解)

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📝📝本篇内容：list基本介绍；构造函数；迭代器；空间成员函数；元素获取成员函数；元素操作成员函数；迭代器失效问题；list和vector的对比
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1.list基本介绍

在STL中也有对list的实现，它是一个带头双向循环链表，底层是一个双向迭代器。forward_list是单链表，它底层只是一个单向迭代器。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。但是他也有缺点，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。

2.构造函数

#include <list>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	//默认构造
	list<int> lt;

	//拷贝构造
	list<int> lt1(lt);

	//5个为20
	list<int> lt2(5, 20);
	for (auto& e : lt2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//使用迭代器构造
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	list<int> lt3(arr, arr + 10);
	for (auto& e : lt3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

3.迭代器

#include <list>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	list<int> lt(5, 20);
	//迭代器
	list<int>::iterator it=lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}

	return 0;
}

#include <list>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	list<int> lt{ 1,2,3,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//反向迭代器
	list<int>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
	while (rit != lt.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}

	return 0;
}

begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，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
因为是双向迭代器，因此还可以使用- -

#include <list>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	list<int> lt={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
	list<int>::iterator it = lt.end();
	while (it != lt.begin())
	{
		--it;//这边得先--再使用，因为end()指向的是最后一个元素的下一个
		cout <<*it << " ";
	}


	return 0;
}

4.空间成员函数

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
	list<int> lt{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
	//大小
	cout << lt.size() << endl;
	//是否为空
	cout << lt.empty() << endl;

	return 0;
}

5.元素获取成员函数

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
	list<int> lt{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
	cout << "The first element:";
	cout << lt.front() << endl;
	cout << "The end elemeent:";
	cout << lt.back() << endl;

	return 0;
}

6.元素操作成员函数

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
	list<int> lt;
	//尾插
	lt.push_back(10);
	lt.push_back(11);
	lt.push_back(12);
	for (auto& e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//头插
	lt.push_front(9);
	lt.push_front(8);
	lt.push_front(7);
	for (auto& e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//头删
	lt.pop_front();
	for (auto& e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//尾删
	lt.pop_back();
	for (auto& e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

再来看看插入和删除

#include <iostream>
#include <list>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(10);
	lt.push_back(11);
	lt.push_back(12);
	lt.push_back(13);
	cout << "初始元素:";
	for (auto& e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	
	//insert
	list<int>::iterator it=find(lt.begin(), lt.end(), 11);
	lt.insert(it, 7);
	cout << "insert之后:";
	for (auto& e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//erase(iterator position)
	auto it1 = find(lt.begin(), lt.end(), 12);
	lt.erase(it1);
	cout << "erase之后:";
	for (auto& e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//erase(iterator first,iterator last)
	lt.erase(lt.begin(), lt.end());
	cout << "insert之后:";
	for (auto& e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

swap()和clear()

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	cout << "初始元素:";
	for (auto& e : lt)
	{
		cout << e<<" ";
	}
	cout << endl;

	//交换swap
	list<int> lt1;
	lt.swap(lt1);
	cout << "lt和默认构造lt1交换后的元素:";
	for (auto& e : lt)//没有元素
	{
		cout << e<<" ";
	}
	cout << endl;
	cout << "lt1的元素:";
	for (auto& e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	//清空lt1
	lt1.clear();
	cout << "lt1清空元素后:";
	for (auto& e : lt1)//没有元素
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

7.迭代器失效问题

在前面咱们讲的vector时，我们也提到过迭代器失效问题，我们的list也会有这个问题，但是有区别。我们的list因为是一个个的结点，因此你进行插入的话并不会造成原来的迭代器失效，但是如果是删除呢？这就会有问题，因为当你删除一个结点时，肯定会释放空间，一旦释放空间，那么这个结点中的内容就已经无效了。当再次使用迭代器进行++时，就类似于访问野指针一样，导致崩溃。删除时的迭代器失效仅仅是被删除的迭代器，其他迭代器不会受任何影响。具体看我下一篇博客的list模拟实现中的迭代器实现可以更好的理解，list的迭代器是经过封装的，但本质还是结点

再来看一下下面的一个比较巧妙的用法

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	auto it = lt.begin();
	//一个个进行删除
	while (it!=lt.end())
	{
		//这边如果不用这种写法，就得接收返回值
		lt.erase(it++);//后置++是先使用后+1，因此在实现中，返回的其实是没有+1前的值，it迭代器已经+1了
		//it=lt.erase(it);
	}

	if (lt.empty())
	{
		cout << "list is empty"<<endl;
	}
	
	return 0;
}

8.list和vector的对比

🌸🌸C++STL之list的知识大概就讲到这里啦，博主后续会继续更新更多C++的相关知识，干货满满，如果觉得博主写的还不错的话，希望各位小伙伴不要吝啬手中的三连哦！你们的支持是博主坚持创作的动力！💪💪