【STL】：list用法详解

朋友们、伙计们，我们又见面了，本期来给大家解读一下有关list的使用，如果看完之后对你有一定的启发，那么请留下你的三连，祝大家心想事成！

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[1. list的介绍](#1. list的介绍)

[2. list的使用](#2. list的使用)

[2.1 list的定义](#2.1 list的定义)

[2.2 迭代器](#2.2 迭代器)

[2.3 空间增长](#2.3 空间增长)

[2.4 访问](#2.4 访问)

[2.5 修改](#2.5 修改)

[3. list的迭代器失效](#3. list的迭代器失效)

1. list的介绍

list官方文档参考

类似于数据结构中讲到过的双向带头循环链表

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。

list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。

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。

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。

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)

2. list的使用

list学习时一定要学会查看文档 ：list官方文档参考，list在实际中非常的重要，在实际中我们熟悉常见的接口就可以，下面列出了哪些接口是要重点掌握的。

2.1 list的定义

|---------------------------------------------------------------|---------------------------------|
| 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 |

在使用list之前需要包含list对应的头文件：#include <list>

cpp 复制代码

void list_test1()
{
	//空构造
	list<int> lt1;
	//n个val
	list<string> lt2(10, "0x0");
	//迭代器区间
	vector<int> v = { 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	list<int> lt3(v.begin() + 2, v.end());
	//拷贝构造
	list<string> lt4(lt2);
}

2.2 迭代器

|---------------|--------------------------------------------------------------------------|
| 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 |

cpp 复制代码

void list_test2()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);

	//正向迭代器
	list<int>::iterator it = lt.begin();
	//auto it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	//反向迭代器
	list<int>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
	//auto rit = lt.rbegin();
	while (rit != lt.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
	}
	cout << endl;
	
	//范围for
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

2.3 空间增长

|-----------|----------------------------------|
| 函数声明 | 接口说明 |
| empty | 检测list是否为空，是返回true，否则返回false |
| size | 返回list中有效节点的个数 |

cpp 复制代码

void list_test3()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);

	cout << lt.empty() << endl;
	size_t sz = lt.size();
	cout << sz << endl;
}

2.4 访问

|-----------|------------------------|
| 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 |

cpp 复制代码

void list_test4()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);

	cout << lt.front() << endl;
	cout << lt.back() << endl;
}

2.5 修改

|----------------|----------------------------------|
| 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 |

cpp 复制代码

void list_test5()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);

	//头插
	lt.push_front(0);
	//尾插
	lt.push_back(5);
	//头删
	lt.pop_front();
	//尾删
	lt.pop_back();

	//pos位置插入
	list<int>::iterator lit = lt.begin();
	++lit;
	lt.insert(lit, 30);
	
	//在pos位置插入n个数据
	--lit;
	lt.insert(lit, 2, 10);

	//迭代器区间插入
	vector<int> v = { 10,20 };
	++lit;
	lt.insert(lit, v.begin(), v.end());
	//范围for
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

cpp 复制代码

void list_test6()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);

	list<int>::iterator lit1 = lt.begin();

	//删除pos位置
	lt.erase(lit1);

	//删除一段迭代器区间
	lt.erase(lt.begin(), lt.end());
	
	//范围for
	for (auto e : lt)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

cpp 复制代码

void list_test7()
{
	list<int> lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(4);
	list<int> lt2;
	lt2.push_back(4);
	lt2.push_back(3);
	lt2.push_back(2);
	lt2.push_back(1);

	//交换
	lt1.swap(lt2);
	//清理
	lt1.clear();
	lt2.clear();
}

3. list的迭代器失效

前面说过，此处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。

（具体细节在模拟实现时进行解释）
cpp 复制代码
void list_test8()
{
	list<int> lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(4);
	auto lit = lt1.begin();
	while (lit != lt1.end())
	{
		lt1.erase(lit);
		// 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
		lit++;
	}
}
改正写法：
cpp 复制代码
void list_test8()
{
	list<int> lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);
	lt1.push_back(4);
	auto lit = lt1.begin();
	while (lit != lt1.end())
	{
		lit = lt1.erase(lit);
		//或者
		//lt1.erase(lit++);
		lit++;
	}
}
朋友们、伙计们，美好的时光总是短暂的，我们本期的的分享就到此结束，欲知后事如何，请听下回分解~，最后看完别忘了留下你们弥足珍贵的三连喔，感谢大家的支持！