一、list介绍
1、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。
2、list就是一个带头双向循环链表，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。
3、list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问。
二、list的使用
有了前面使用string和vector的经验后，list的使用也跟它们如出一辙，看一下文档介绍就可以使用了。这里就不演示使用了。文档链接list - C++ Reference (cplusplus.com)
要注意的点就是**迭代器失效问题：**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。
三、list模拟实现
cpp
template<class T>
//节点类型
struct _list_node
{
_list_node* _next;
_list_node* _prev;
T _val;
_list_node(const T& val = T())
:_next(nullptr)
,_prev(nullptr)
,_val(val)
{}
};
//迭代器可以理解成指针，指向节点，用类封装原生指针控制迭代器行为，通过运算符重载来控制
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* node)
:_node(node)
{}
Ref operator*()
{
return _node->_val;
}
Ptr operator->()
{
return &(_node->_val);
}
self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
bool operator!=(const self& it) const
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(const self& it) const
{
return _node == it._node;
}
};
template<class T>
class list
{
typedef _list_node<T> Node;
public:
typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
typedef ReverseIterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;
typedef ReverseIterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;
reverse_iterator rbegin()
{
return reverse_iterator(end());
}
reverse_iterator rend()
{
return reverse_iterator(begin());
}
const_reverse_iterator rbegin() const
{
return reverse_iterator(end());
}
const_reverse_iterator rend() const
{
return reverse_iterator(begin());
}
iterator begin()
{
return _head->_next;//隐式类型转换
}
iterator end()
{
return _head;//隐式类型转换
}
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;//隐式类型转换
}
const_iterator end() const
{
return _head;//隐式类型转换
}
list()
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
list(const list<T>& lt)
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
/*list(const list<T>& lt)
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
const_iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
push_back(*it);
++it;
}
}*/
void swap(list<T>& tl)
{
std::swap(_head, tl._head);
std::swap(_size, tl._size);
}
list<T>& operator=(list<T> tmp)
{
swap(tmp);
return *this;
}
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
/*Node* newnode = new Node(x);
Node* tail = _head->_prev;
tail->_next = newnode;
newnode->_prev = tail;
newnode->_next = _head;
_head->_prev = newnode;*/
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(), x);
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
Node* newnode = new Node(x);
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
prev->_next = newnode;
newnode->_next = cur;
cur->_prev = newnode;
newnode->_prev = prev;
++_size;
return newnode;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos._node != _head);
Node* prev = pos._node->_prev;
Node* next = pos._node->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete pos._node;
--_size;
return next;
}
size_t size()
{
return _size;
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
_size = 0;
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
private:
Node* _head;
size_t _size;
};后面再总结反向迭代器的实现。
四、vector和list的区别
|-------|------------------------------------------|---------------------------------------|
| | vector | list |
| 底层结构 | 动态顺序表，一段连续的空间 | 带头双向循环链表 |
| 随机访问 | 支持随机访问，访问某个元素效率为O(1) | 不支持随机访问，访问某个元素效率为O(N) |
| 插入和删除 | 在尾部删除和插入效率高，其余地方插入和删除效率低。 | 任意位置插入和删除的效率都高 |
| 空间利用率 | 空间利用率高，底层为连续空间，不容易造成内存碎片 | 底层节点动态开辟，空间利用率低 |
| 迭代器 | 原生态指针 | 对原生指针（节点指针）进行封装 |
| 迭代器失效 | 在插入数据时可能会扩容，导致迭代器失效；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，其它不受影响 |
| 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 | 大量的插入和删除操作，不关心随机访问 |