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list容器介绍
lisy接口
STL库中提供了许多list的接口，它的底层是不连续的空间，和我们学习过的数据结构中的双向链表相似。和其它容器一样，它提供许多接口。例如size函数，头删头插，尾插尾删等函数。
下面我们给出list一些重要接口的说明。
list迭代器的注意事项
list的迭代器是只支持++或者--，不支持连续跳跃例如it+5这些操作，它不是随机迭代器，这是由于它的底层决定的，因为list底层的空间不连续。同样的像vector这些容器的迭代器是随机迭代器，是因为它的底层动态开辟的空间是连续的。
前面说过，此处大家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 。
迭代器失效
迭代器失效的问题在vector和list两个容器我们来对比一下，首先由于list容器的底层空间不连续，它erase之后仅仅是删除节点的迭代器失效，并不影响其它迭代器，insert之后也不影响其它迭代器，本质是因为底层空间不连续导致的特性，但是vector不同，由于它底层是连续空间，当我们insert之后，如果容器满了，它会进行扩容，而扩容一般都是异地扩容，这时会导致所以指向原来地址的迭代器失效，当空间足够大时，会使插入位置及之后的迭代器失效，这是因为比如原来有一个迭代器指向5这个位置，但是插入之后所以元素向后移动一位，原来指向5的迭代器可能就不再指向5了。因此迭代器失效。
如下图所示，假如有一个it指向4但是,insert一个5之后it会指向5我们称这为迭代器失效。
list的模拟实现
要模拟实现 list ，必须要熟悉 list 的底层结构以及其接口的含义，通过上面的学习，这些内容已基本
掌握，现在我们来模拟实现 list 。
list的节点
cpp
template<class T>
struct node
{
node(const T&val=T())
:_next(nullptr)
,_prev(nullptr)
,_data(val)
{
}
node<T>* _next;
node<T>* _prev;
T _data;
};list的迭代器实现
由于list的一个元素是一个节点，其中包括_next,_prev,_data，所以简单的指针不也实现迭代器的功能了，我们需要自己定义迭代器来满足我们的需求。这本质也是因为list底层的空间不连续导致的。
那么在实现迭代器之前，我们先了解一下迭代器的基本功能有哪些，分别是解引用*it，it++,
it--,++it,--it,!= ,==
下面的迭代器实现还需要注意诸多细节，例如为什么写成node<T>*而不是node*这时因为在类外部（如全局函数、其他类或非成员代码中），node 只是一个 模板名称，不是完整的类型，必须显式指定模板参数，为什么前置++返回引用，后置++为什么不返回引用，这是因为tmp是一个临时变量，它出栈就会被销毁，如果返回引用会返回悬浮引用导致报错。
cpp
mplate<class T>
struct iterator
{
node<T>* _node;//指针
itreator()
:_node(nullptr)
{
}
T& operator*()
{
return _node->data;
}
iterator<T>& operator ++()//括号内无参数是前置++
{
_node = _node->_next;
return *this;//这里不能返回_node，原因是_node是一个指针而不是迭代器，这里迭代器是一个结构体需要注意
}
iterator<T> operator ++(int)
{
auto tmp = *this;
_node = _node->_next;
return tmp;//tmp出栈销毁，返回引用会出现错误。
}
iterator<T>& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
iterator<T> operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
bool operator!=(const iterator<T>& s)//比较的是节点的地址是否相同而非值
{
if (_node == s._node)
return false;
else
return true;
}
bool operator==(const iterator<T>& s)
{
if (_node == s._node)
return true;
else
return false;
}
};
list的接口实现
实现了list的节点和迭代器之后，我们最后来模拟实现list的一些重要接口来切实体会一下list的实现方式。
cpp
template <class T>
class list
{
public:
/*list()
:_head(nullptr)
,_size(0)这样写不对的原因是没有创建头节点，直接把头节点为空了
{
}*/
iterator<T> begin()
{
return iterator<T>(_head->_next);//如果直接返回_head->_next就要发生饮食类型转换
}
iterator<T> end()
{
return iterator<T>(_head);//如果直接返回_head就要发生饮食类型转换
}
void empty_init()
{
_head = new node<T>;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
list()
{
empty_init();
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
_size = 0;
}
void clear()
{
auto it = begin();
while (it != end())
{
it=erase(it);
}
}
size_t size()
{
return _size;
}
void insert(iterator pos, const T& x)
{//12 <-5-> 34
auto newnode = new node<T>(x);//返回的是一个地址
newnode->_next = pos._node;//pos._node是地址
newnode->_prev = pos._node->_prev;
pos._node->_prev = newnode;
newnode->_prev->_next = newnode;
++_size;
}
iterator<T> erase(iterator pos)
{//1234
auto next = pos._node->_next;
auto prev = pos._node->_prev;
next->_prev = prev;
prev->_next = next;
delete pos._ndoe;
--_size;
return next;//这里就发生隐式类型转换
}
void pop_front()//头删
{
erase(begin());
}
void pop_back()//尾删
{
erase(--end());
}
void push_back(const T& val)//尾插
{
insert(end(), val);
}
void push_front(const T& x)//头插
{
insert(begin(), x);
}
list(initializer_list<T> il)
{
empty_init();
for (auto& e : il)
{
push_back(e);
}
}
// lt2(lt1)
//list(const list<T>& lt)
list(list<T>& lt)//拷贝构造
{
empty_init();
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
void swap(list<T>& it)
{
std::swap(_head, it._head);
std::swap(_size, it._size);
}
// lt1 = lt3
list<T>& operator=(list<T> lt)
{
swap(lt);
return *this;
}
private:
node<T>* _head;
size_t _size;
};现在我们实现了整个list的模拟实现。下面我们来比较一下vector和list的区别。
vector和list的优缺点
vector优点：
它支持了下标的访问，访问速度比较快，其次CPU的缓存命中率比较高。
vector缺点：
由于底层是连续的数组，当它在中间删除或者中间插入时，需要移动整个空间，时间复杂度高，效率低下。
list优点：
list由于底层空间不是连续的，所以它的头插头删尾插尾删的时间复杂度都比较低，效率高。
list缺点：
list不支持下标访问，且CPU的缓存命中率低。