C++ STL容器：序列式容器-链list，forward_list

摘要：

CC++ STL（Standard Template Library，标准模板库）在C++编程中的重要性不容忽视，STL提供了一系列容器、迭代器、算法和函数对象，这些组件极大地提高了C++程序的开发效率和代码质量。

STL 容器 分为 2 大类 , 分别是"序列式容器" 和"关联式容器 "。

• 序列式容器：每个元素都有固定位置，取决于插入时机和地点，其底层为线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。
• 关联式容器：元素位置取决于特定的排序准则，和插入顺序无关，其里面存储的是< key , value >结构的键值对，在数据检索时比序列式容器效率更高。

本系列博文将详细介绍C++STL的各种容器的特性优缺点，以及其常用算法方法等。本文介绍的是序列式容器-链list，forward_list。

（开发环境：VScode，C++17）

关键词 ： C++ ，STL ，数据存储 ，数据类型 ，链表 ，list ，forward_list

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文章目录

• • • 摘要：
    • 正文：
    • • list
      • • 常用函数：
        • 使用例子：
      • forward_list
      • • 常用函数：
        • 使用例子：
    • 推荐阅读

正文：

list

在C++标准模板库（STL）中，list 是一个双向链表容器，它允许在常数时间内从链表的任何位置插入和删除元素。与 vector 或 deque 相比，list 在内存中的元素不是连续存储的，这意味着它不支持对元素的直接访问（即没有 operator[]），但它提供了在链表中的任何位置进行快速插入和删除的能力。（有需要更深入了解数据结构链的，可看同专栏下数据结构分支）。

常用函数：

• size()：返回链表中元素的数量。
• empty()：检测容器是否为空。
• begin()：返回指向链表第一个元素的迭代器。
• end()：返回指向链表尾后位置的迭代器。
• push_back()：在链表末尾插入一个元素。
• push_front()：在链表开头插入一个元素。
• pop_back()：删除链表末尾一个元素。
• pop_front()：删除链表开头一个元素。
• insert()：在迭代器 pos 指向的位置之前插入元素，并返回指向新插入元素的迭代器。
• erase()：删除迭代器 pos 指向的元素，并返回指向下一个元素的迭代器。

使用例子：

#include <iostream>
#include <list>

int main()
{
    // 创建一个空的 std::list
    std::list<int> myList;

    // 使用 empty 检查列表是否为空
    std::cout << "Is the list empty? " << (myList.empty() ? "Yes" : "No") << std::endl;
  
    // 使用 push_back 在列表末尾添加元素
    myList.push_back(1);
    myList.push_back(2);
    myList.push_back(3);
  
    // 使用 size 获取列表中的元素数量
    std::cout << "Size of the list: " << myList.size() << std::endl;
  
    // 使用 begin 和 end 获取迭代器
    for (std::list<int>::iterator it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
  
    // 使用 push_front 在列表开头添加元素
    myList.push_front(0);
  
    // 使用 insert 在特定位置插入元素
    // 注意：insert 需要一个迭代器作为插入位置，以及要插入的值
    std::list<int>::iterator it_to_insert = myList.begin(); 
    std::advance(it_to_insert, 2); // 假设我们想在第三个位置插入元素
    myList.insert(it_to_insert, 100);

    // 再次打印列表以查看插入效果
    for (std::list<int>::iterator it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 使用 erase 删除元素
    // 可以通过迭代器删除单个元素，或者通过两个迭代器删除一个范围
    it_to_insert = myList.begin();
    std::advance(it_to_insert, 3); // 假设我们想删除第四个元素
    myList.erase(it_to_insert);
  
    // 打印列表以查看删除效果
    for (std::list<int>::iterator it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

forward_list

forward_list 是 C++ 标准模板库 (STL) 中的一个容器，它表示一个单向链表。与 list 不同，forward_list 是一种更简单的链表实现，因为它只包含指向前一个元素的链接（对于头元素之外的所有元素），而没有指向后一个元素的链接。

常用函数：

• size()：返回链表中元素的数量。
• empty()：检测容器是否为空。
• begin()：返回指向链表第一个元素的迭代器。
• end()：返回指向链表尾后位置的迭代器。
• push_front()：在链表开头插入一个元素。
• pop_front()：删除链表头部的一个元素。
• insert_after()：在指定位置之后插入一个新元素，并返回一个指向新元素的迭代器。
• erase_after()：删除容器中某个指定位置或区域内的所有元素。

使用例子：

#include <iostream>  
#include <forward_list>  
  
int main()
{
    // 创建一个空的 forward_list
    std::forward_list<int> myList;

    // 使用 push_front 在列表开头添加元素
    myList.push_front(1);
    myList.push_front(2);
    myList.push_front(3);
  
    // 使用 size 获取列表中的元素数量
    std::cout << "Size of the forward_list: " << myList.size() << std::endl;
  
    // 使用 empty 检查列表是否为空
    std::cout << "Is the forward_list empty? " << (myList.empty() ? "Yes" : "No") << std::endl;
  
    // 使用 begin 和 end 获取迭代器
    for (std::forward_list<int>::iterator it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
  
    // 使用 insert_after 在特定位置之后插入元素
    // 注意：forward_list 没有 insert 函数，而是 insert_after
    auto it_to_insert_after = myList.begin();
    std::advance(it_to_insert_after, 1); // 假设我们想在第二个元素之后插入元素
    myList.insert_after(it_to_insert_after, 100);

    // 再次打印列表以查看插入效果
    for (std::forward_list<int>::iterator it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 使用 erase_after 删除元素
    // 需要先找到要删除的元素的迭代器
    auto it_to_erase = myList.begin();
    std::advance(it_to_erase, 2); // 假设我们想删除第三个元素
    myList.erase_after(it_to_erase);
  
    // 打印列表以查看删除效果
    for (std::forward_list<int>::iterator it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

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