list. - 技术栈

1.list的介绍及使用

1.1 list的介绍

1.2 list的使用

list中的接口比较多，此处类似，只需要掌握如何正确的使用，然后再去深入研究背后的原理，以达到可扩展的能力。以下为list中一些常见的重要接口

1.2.1 list的构造

|------------------------------------------------------|----------------------------|
| 构造函数 | 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(Inputlterator first,Inputlterator last) | 用[first,last)区间中的元素构造list |

1.2.2 list iterator的使用

此处，大家可暂时将迭代器理解成一个指针，该指针指向list中的某个结点

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

注意：

1.begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动

2.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

1.2.3 list capacity

|-------|------------------------------|
| 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中有效结点的个数 |

1.2.4 list element access

|-------|--------------------|
| 函数声明 | 接口说明 |
| front | 返回list的第一个结点中值的引用 |
| back | 返回list的最后一个结点中值的引用 |

1.2.5 list modifiers

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

1.2.6 list的迭代器失效

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结点无效，即该结点被删除了。因为list的底层结构为带头结点的双向循环列表，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结点的迭代器，其他迭代器不会受到影响

cpp 复制代码

void TestListIterator1()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
        list<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));

        auto it = l.begin();
    while (it != l.end())
    {
        // 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

        l.erase(it);
        ++it;
    }
}

// 改正
void TestListIterator()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
        list<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));

        auto it = l.begin();
        while (it != l.end())
        {
            l.erase(it++); // it = l.erase(it);
        }
}

2.list的模拟实现

2.1 模拟实现list

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

2.2 list的反向迭代器

通过前面的例子知道，反现象迭代器的++就是正向迭代器的--，反向迭代器的--就是正向迭代器的++，因此反向迭代器的实现可以借助正向迭代器，即：反向迭代器内部可以包含一个正向迭代器，对正向迭代器的接口进行包装即可

cpp 复制代码

template<class Iterator>
class ReverseListIterator
{
    // 注意：此处typename的作用是明确告诉编译器，Ref是Iterator类中的类型，而不是静态
    成员变量
    // 否则编译器编译时就不知道Ref是Iterator中的类型还是静态成员变量
    // 因为静态成员变量也是按照 类名::静态成员变量名 的方式访问的
public:
    typedef typename Iterator::Ref Ref;
    typedef typename Iterator::Ptr Ptr;
    typedef ReverseListIterator<Iterator> Self;
public:
    //////////////////////////////////////////////
    // 构造
    ReverseListIterator(Iterator it): _it(it){}
    //////////////////////////////////////////////
    // 具有指针类似行为
    Ref operator*(){
        Iterator temp(_it);
        --temp;
        return *temp;
    }
    Ptr operator->(){ return &(operator*());}
    //////////////////////////////////////////////
    // 迭代器支持移动
    Self& operator++()
    {
        --_it;
        return *this;
    }
    Self operator++(int)
    {
        Self temp(*this);
        --_it;
        return temp;
    }
    Self& operator--()
    {
        ++_it;
        return *this;
    }
    Self operator--(int)
    {
        Self temp(*this);
        ++_it;
        return temp;
}
//////////////////////////////////////////////
    // 迭代器支持比较
    bool operator!=(const Self& l)const{ return _it != l._it;}
    bool operator==(const Self& l)const{ return _it != l._it;}
    Iterator _it;
};

3.list与vector的对比

vector与list都是STL中非常重要的序列式容器，由于两个容器的底层结构不同，导致其特性以及应用场景不同，其主要不同如下：

|-------|----------------------------------------------------------------------|-------------------------------------------|
| | vector | list |
| 底层逻辑 | 动态顺序表，一段连续空间 | 带头结点的双向循环链表 |
| 随机访问 | 支持随机访问，访问某个元素效率O(1) | 不支持随机访问，访问斗个元素效率O(N) |
| 插入和删除 | 任意位置插入和删除效率低，需要搬移元素，时间复杂度为O(N)，插入时有可能需要增容增容：开辟新空间，拷贝元素，释放旧空间，导致效率更低 | 任意位置插入和删除效率高，不需要搬移元素，时间复杂度为O(1) |
| 空间利用率 | 底层为连续空间，不容易造成内存碎片，空间利用率高，缓存利用率高 | 底层结点动态开辟，小姐点容易造成内存碎片，空间利用率低，缓存利用率低 |
| 迭代器 | 原生态指针 | 对原生态指针（结点指针）进行封装 |
| 迭代器失效 | 在插入元素时，要给所有的迭代器重新赋值，因为插入元素有可能会导致重新扩容，致使原来迭代器失效，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，其他迭代器不受影响 |
| 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 | 大量插入和删除操作，不关心随机访问 |