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【深入探索 C++ STL 容器 list】 —— 编程世界的万能胶，数据结构中的百变精灵

** STL系列学习参考：**

STL 数据结构与算法__Zwy@的博客-CSDN博客

各位于晏，亦菲们，请点赞关注！

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_Zwy@-CSDN博客

​

1、认识标准库中的list

list的参考文档：

cplusplus.com/reference/list/list/?kw=listhttps://cplusplus.com/reference/list/list/?kw=list**头文件为<list>**

​

list 成员变量

​

list是C++标准库提供的类模板，本质上是一个双向带头循环链表.

结构如下图所示：

​

2、list的的常用接口

2.1、Construct 构造函数

​

2.1.1、list（）

默认构造，构造空的list 

  1. list<int>  mylist1;
  2. list<string>  mylist2;
  3. //list中的元素类型为 vector<int>
  4. list<vector<int>> mylist3;

** 默认构造的list元素个数都是0.**

​

2.1.2、 list (size_type n, const value_type& val)

构造的list中包含n个值为val的元素 

  1. //使用n个value构造
  2. list<int>  mylist1(10, 5);
  3. list<string>  mylist2(3,"hellolist");
  4. //list中的元素类型为 vector<int>
  5. // 第二个参数是vector的initializer list构造
  6. list<vector<int>> mylist3(5,{1,2,3,4,5});

其中mylist3有5个元素，每个元素是size为5的vector.

​

2.1.3、list (const list& x）（重点）

拷贝构造

  1. //使用n个value构造
  2. list<int>  mylist1(10, 5);
  3. list<string>  mylist2(3,"hellolist");
  4. //list中的元素类型为 vector<int>
  5. // 第二个参数是vector的initializer list构造
  6. list<vector<int>> mylist3(5,{1,2,3,4,5});
  8. //拷贝构造
  9. list<int> copy1(mylist1);
  10. list<string> copy2(mylist2);
  11. list<vector<int>> copy3(mylist3);

拷贝构造时要注意，拷贝构造对象和被拷贝对象的实例化类型要相同，否则无法构造。

2.1.4、list (InputIterator first, InputIterator last)

迭代器区间构造

  1. //迭代器区间构造
  2. vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
  3. //利用vector的整个区间构造
  4. list<int> listint(v.begin(), v.end());
  6. string s("hellolist");
  7. //使用string的部分区间构造
  8. list<char> listchar(s.begin() + 1, s.end() - 2);
  10. //使用vector<vector<int>> 的迭代器区间
  11. vector<vector<int>> vv(10, { 1,3,5,7,9 });
  12. list<vector<int>> listv(vv.begin() + 2, vv.end() - 3);

使用迭代器区间构造，也需要保证类型匹配！

2.1.5、list的initializer list 构造

  1. //list的initializer list 构造
  2. list<int> list_int{ 1,2,3,4,5 };
  3. list<string> list_str{ "hellolist","string","vector","list" };
  4. //list的initializer list 构造中嵌套了vector的initializer list 构造
  5. list<vector<int>> list_v{ {1,2,3},{3,4,5},{4,5,6} };

list 同样支持C++11提出的initializer list 构造。

2.2、list iterator****（重点）

此处，大家可暂时将迭代器iterator理解成一个指针，该指针指向list中的某个节点。

list的迭代器iterator只支持++和--等自增自减操作，不支持+和-。

2.2.1、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

2.2.2、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*reverse_iterator,即begin（）*位置**

​

** begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动 **

** 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 **

2.2.3、迭代器遍历

正向迭代器遍历：

  1. list<string> list_s{ "apple","banana","orange","grape","mango","strawberry"};
  2. list<string>::iterator it = list_s.begin();
  3. while (it != list_s.end())
  4. {
  5.     //迭代器支持解引用
  6.     cout << *it << endl;
  7.     ++it;
  8. }

输出：

​

反向迭代器遍历：

  2. list<string> list_s{ "apple","banana","orange","grape","mango","strawberry"};
  3. list<string>::reverse_iterator it = list_s.rbegin();
  4. while (it != list_s.rend())
  5. {
  6.     //迭代器支持解引用
  7.     cout << *it << endl;
  8.     ++it;
  9. }

输出：

​

2.3、Capacity 容量

​

2.3.1、empty（）

**检查list是否为空，为空返回true，否则返回false **** **

  1. list<int> list_int;
  2. if (list_int.empty())
  3.     cout << "list_int为空" << endl;
  4. else
  5.     cout << "list_int不为空" << endl;
  7. list<string> list_str{ 2,"hellolist" };
  8. if (list_str.empty())
  9.     cout << "list_str为空" << endl;
  10. else
  11.     cout << "list_str不为空" << endl;

输出：

​

2.3.2、size（）

返回list当前的有效节点个数

  1. list<int> myints{ 1,2,3,4,5 };
  2. cout << "myints size:" << myints.size() << endl;
  4. list<char> mychars{ 'a','b','c','d','e','f' };
  5. cout << "mychars size:" << mychars.size() << endl;
  7. list<string> mystrs{ "apple","banana","grape","strawberry"};
  8. cout << "mystrs size:" << mystrs.size() << endl;

输出：

​

**2.4、Element access **

​

list 元素访问

2.4.1、front（）

​

返回list的第一个节点中值的引用，如果list中的元素被const修饰，那么就返回const 引用.

  1. list<int> myints{ 1,2,3,4,5 };
  2. cout << "myints.front() is: " << myints.front() << endl;
  4. myints.front() -= 10;
  5. cout << "Now myints.front() is: " << myints.front() << endl;

输出：

​

2.4.2、back（）

​

返回list的最后一个节点中值的引用，如果list中的元素被const修饰，那么同样返回const 引用.

  1. list<string> mystrs{ "string","vector","linux","windows"};
  2. cout << "mystrs.back() is: " << mystrs.back() << endl;
  4. mystrs.back().append("WINDOWS");
  5. cout << "Now mystrs.back() is: " << mystrs.back() << endl;

输出：

​

2.4.3、****const_reference

返回const引用的情况

  1. const list<int> c_list{ 1,2,3,4,5 };
  2. //list中元素被const修饰，front和back返回const引用不能修改
  3. //c_list.front() += 10;
  4. //c_list.back() -= 10;

​

2.5、list modifiers 增删查改

​

list有关增删查改的接口很多，我们只挑重点的来讲！

2.5.1、push_front（）

​

在list首元素前插入值为val的元素，即头插

2.5.2、push_back（）

​

在list尾部插入值为val的元素，即尾插

  1. void Test_listpush()
  2. {
  3.     vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
  4.     list<int> mylist(v.begin(), v.end());
  5.     cout << "插入前:" << endl;
  6.     for (auto e : mylist)
  7.     {
  8.         cout << e << " ";
  9.     }
  10.     cout << endl;
  11.     mylist.push_front(0);    
  12.     mylist.push_back(6);
  13.     cout << "插入后：" << endl;
  14.     for (auto e : mylist)
  15.     {
  16.         cout << e << " ";
  17.     }
  18.     cout << endl;
  19. }

输出：

​

2.5.3、pop_front（）

​

删除list中第一个元素

2.5.4、pop_back（）

​

删除list中最后一个元素

  1. void Test_listpop()
  2. {
  3.     list<char> mylist{ 'a','b','c','d','e' };
  4.     cout << "删除前:" << endl;
  5.     for (auto e : mylist)
  6.     {
  7.         cout << e << " ";
  8.     }
  9.     cout << endl;
  10.     mylist.pop_front();    
  11.     mylist.pop_back();
  12.     cout << "删除后：" << endl;
  13.     for (auto e : mylist)
  14.     {
  15.         cout << e << " ";
  16.     }
  17.     cout << endl;
  18. }

输出：

​

2.4.5、insert（）

在list position 位置前插入值为val的元素，其中position是一个迭代器

如果成功插入，则返回新插入的第一个元素的迭代器

  1. void Test_listinsert()
  2. {
  3.     list<string> mylist{ "Java","C++","PHP","Python","C" };
  4.     cout << "insert前:" << endl;
  5.     for (auto e : mylist)
  6.     {
  7.         cout << e << " ";
  8.     }
  9.     cout << endl;
  10.     //在position位置前插入val
  11.     mylist.insert(mylist.begin(), "bash");
  12.     //在position位置前 插入 n个val
  13.     mylist.insert(++mylist.begin(), 3, "C#");
  14.     //在position位置前 插入一段迭代器区间
  15.     vector<string> v{ "Go","Rust","SQL" };
  16.     mylist.insert(mylist.end(), v.begin(), v.end());
  17.     cout << "insert 后：" << endl;
  18.     for (auto e : mylist)
  19.     {
  20.         cout << e << " ";
  21.     }
  22.     cout << endl;
  23. }

输出：

​

2.5.6、erase（）

​

删除list position位置的元素，其中position同样是一个迭代器。返回值是一个迭代器，指向被删除元素之后的那个元素。如果被删除的元素是list中的最后一个元素，那么返回end（）

** erase的返回值非常重要，有关list的迭代器失效问题 ！！！**

  1. void Test_erase()
  2. {
  3.     list<string> mylist{ "Java","C++","PHP","Python","C","bash","Go","Rust","SQL"};
  4.     cout << "erase前：" << endl;
  5.     for (auto e : mylist)
  6.     {
  7.         cout << e << " ";
  8.     }
  9.     cout << endl;
  10.     //删除position位置的元素
  11.     mylist.erase(mylist.begin());
  12.     mylist.erase(--mylist.end());
  13.     //删除一段迭代器区间[firsr,last) 左闭右开
  14.     mylist.erase(++mylist.begin(), --mylist.end());
  15.     cout << "erase后：" << endl;
  16.     for (auto e : mylist)
  17.     {
  18.         cout << e << " ";
  19.     }
  20.     cout << endl;
  21. }

输出：

​

2.5.7、swap（）

​

交换两个类型相同的list中的元素

  1. void printlist(list<int> l)
  2. {
  3.     for (auto e : l)
  4.     {
  5.         cout << e<< " ";
  6.     }
  7.     cout << endl;
  8. }
  9. void Test_swap()
  10. {
  11.     list<int> list1{ 1,3,5,7,9 };
  12.     list<int> list2{ 2,4,6,8,10 };
  13.     cout << "swap前：" << endl;
  14.     printlist(list1);
  15.     printlist(list2);
  16.     list1.swap(list2);
  17.     cout << "swap后：" << endl;
  18.     printlist(list1);
  19.     printlist(list2);
  20. }

输出：

​

2.5.8、clear（）

清除list中的所有元素​

  1. void Test_clear()
  2. {
  3.     list<string> list_str{"clear","swap","push_back","insert","erase","pop_front"};
  4.     cout << "clear前：" << endl;
  5.     for (auto e : list_str)
  6.     {
  7.         cout << e << " ";
  8.     }
  9.     cout << endl;
  10.     list_str.clear();
  11.     cout << "clear后：" << endl;
  12.     for (auto e : list_str)
  13.     {
  14.         cout << e << "";
  15.     }
  16. }

输出：

​

2.5.9、resize（）

​

如果n小于当前list的size，size减少到前n个元素，并删除超出的元素。

如果n大于当前容器的size，则在末尾插入所需的元素,如果指定了val，则将新元素初始化为val的，否则将其进行值初始化。

n<list当前size的情况：

  1. void Test_resize()
  2. {
  3.     list<int> list_int{ 1,2,3,4,5 };
  4.     cout << "resize前：" << endl;
  5.     for (auto e : list_int)
  6.     {
  7.         cout << e << " ";
  8.     }
  9.     cout << endl;
  10.     list_int.resize(3);
  11.     cout << "resize前：" << endl;
  12.     for (auto e : list_int)
  13.     {
  14.         cout << e << " ";
  15.     }
  16. }

输出：

​

n>list 当前size的情况：

  1. void Test_resize()
  2. {
  3.     list<int> list_int{ 1,2,3,4,5 };
  4.     cout << "resize前：" << endl;
  5.     for (auto e : list_int)
  6.     {
  7.         cout << e << " ";
  8.     }
  9.     cout << endl;
  10.     //不给value的情况 初始化默认值
  11.     list_int.resize(10);
  12.     cout << "resize前：" << endl;
  13.     for (auto e : list_int)
  14.     {
  15.         cout << e << " ";
  16.     }
  17. }

输出：

​

  1. void Test_resize()
  2. {
  3.     list<int> list_int{ 1,2,3,4,5 };
  4.     cout << "resize前：" << endl;
  5.     for (auto e : list_int)
  6.     {
  7.         cout << e << " ";
  8.     }
  9.     cout << endl;
  10.     //给value，就用value初始化
  11.     list_int.resize(10,6);
  12.     cout << "resize前：" << endl;
  13.     for (auto e : list_int)
  14.     {
  15.         cout << e << " ";
  16.     }
  17. }

输出：

​

2.5.10、emplace系列接口

list 的emplace系列接口涉及到C++11可变参数模板以及右值引用的移动语义问题，在C++11讲解中对emplace的使用及原理做了详细讲解，大家请移步至下面这篇博文：

深入探索C++11 第三弹：C++11完结，迈进高效编程的新纪元-CSDN博客

3、list的迭代器失效问题（重点）

前面说过，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。

接下来看一个迭代器失效的例子:

  1. void TestListIterator1()
  2. {
  3.     int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
  4.     list<int> l(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
  5.     auto it = l.begin();
  6.     while (it != l.end())
  7.     {
  8.         // 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
  9.             l.erase(it);
  10.         ++it;
  11.     }
  12. }

erase函数执行后，it 指向的节点被释放，此时 it 已经失效，下面对it++就会导致错误，这就是list的迭代器失效问题！

解决办法：

之前我们说过erase会返回被删除的节点的下一个位置的迭代器，所以我们只需要在使用it前将erase的返回值重新赋值给it即可.

  1. // 改正
  2. void TestListIterator()
  3. {
  4.     int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
  5.     list<int> l(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
  6.     auto it = l.begin();
  7.     while (it != l.end())
  8.     {
  9.          it = l.erase(it);
  10.     }
  11. }

4、list的模拟实现

4.1、List_Node的实现

  1. // List的节点类
  2. template<class T>
  3. struct ListNode
  4. {
  5.     ListNode(const T& val = T())
  6.         : _prev(nullptr)
  7.         , _next(nullptr)
  8.         , _val(val)
  9.     {}
  11.     ListNode<T>* _prev;
  12.     ListNode<T>* _next;
  13.     T _val;
  14. };

4.2、iterator 和const_iterator的封装

**List 的迭代器
迭代器有两种实现方式，具体应根据容器底层数据结构实现：

  1. 原生态指针，比如：vector
  2. 将原生态指针进行封装，因迭代器使用形式与指针完全相同，因此在自定义的类中必须实现以下方法：
    1. 指针可以解引用，迭代器的类中必须重载operator*()
    2. 指针可以通过->访问其所指空间成员，迭代器类中必须重载oprator->()
    3. 指针可以++向后移动，迭代器类中必须重载operator++()与operator++(int)
      至于operator--()/operator--(int)释放需要重载，根据具体的结构来抉择，双向链表可以向前 移动，所以需要重载，如果是forward_list就不需要重载--
    4. 迭代器需要进行是否相等的比较，因此还需要重载operator==()与operator!=()**
  1. template<class T, class Ref, class Ptr>
  2. class ListIterator
  3. {
  4.     typedef ListNode<T> Node;
  5.     typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;
  7.     // Ref 和 Ptr 类型需要重定义下，实现反向迭代器时需要用到
  8. public:
  9.     typedef Ref Ref;
  10.     typedef Ptr Ptr;
  11. public:
  12.     //
  13.     // 构造
  14.     ListIterator(Node* node = nullptr)
  15.         : _node(node)
  16.     {}
  18.     //
  19.     // 具有指针类似行为
  20.     Ref operator*()
  21.     {
  22.         return _node->_val;
  23.     }
  25.     Ptr operator->()
  26.     {
  27.         return &(operator*());
  28.     }
  30.     //
  31.     // 迭代器支持移动
  32.     Self& operator++()
  33.     {
  34.         _node = _node->_next;
  35.         return *this;
  36.     }
  38.     Self operator++(int)
  39.     {
  40.         Self temp(*this);
  41.         _node = _node->_next;
  42.         return temp;
  43.     }
  45.     Self& operator--()
  46.     {
  47.         _node = _node->_prev;
  48.         return *this;
  49.     }
  51.     Self operator--(int)
  52.     {
  53.         Self temp(*this);
  54.         _node = _node->_prev;
  55.         return temp;
  56.     }
  58.     //
  59.     // 迭代器支持比较
  60.     bool operator!=(const Self& l)const
  61.     {
  62.         return _node != l._node;
  63.     }
  65.     bool operator==(const Self& l)const
  66.     {
  67.         return _node != l._node;
  68.     }
  70.     Node* _node;
  71. };
  73. template <class T>
  74. struct list_const_iterator
  75. {
  76.     typedef List_Node<T> Node;
  77.     typedef list_const_iterator<T> Self;
  78.     Node* _node;
  80.     //
  81.     list_const_iterator(Node* node)
  82.         :_node(node)
  83.     {}
  85.     const T& operator*()
  86.     {
  87.         return _node->_data;
  88.     }
  90.     Self& operator++()
  91.     {
  92.         _node = _node->_next;
  93.         return *this;
  94.     }
  96.     const T* operator->()
  97.     {
  98.         return &_node->_data;
  99.     }
  101.     Self& operator++(int)
  102.     {
  103.         Self tmp = *this;
  104.         _node = _node->_next;
  105.         return tmp;
  106.     }
  108.     Self& operator--()
  109.     {
  110.         _node = _node->_prev;
  111.         return *this;
  112.     }
  114.     Self& operator--(int)
  115.     {
  116.         Self tmp = *this;
  117.         _node = _node->_prev;
  118.         return tmp;
  119.     }
  120.     bool operator!=(const Self& s)const
  121.     {
  122.         return _node != s._node;
  123.     }
  125.     bool operator==(const Self& s)const
  126.     {
  127.         return _node == s._node;
  128.     }
  129. };

4.3、 reverse_list_Iierator实现

*通过前面例子知道，反向迭代器的++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。

  1.     template<class Iterator>
  2.     class ReverseListIterator
  3.     {
  4.         // 注意：此处typename的作用是明确告诉编译器，Ref是Iterator类中的一个类型，而不是静态成员变量
  5.         // 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
  6.         // 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
  7.     public:
  8.         typedef typename Iterator::Ref Ref;
  9.         typedef typename Iterator::Ptr Ptr;
  10.         typedef ReverseListIterator<Iterator> Self;
  11.     public:
  12.         //
  13.         // 构造
  14.         ReverseListIterator(Iterator it)
  15.             : _it(it)
  16.         {}
  18.         //
  19.         // 具有指针类似行为
  20.         Ref operator*()
  21.         {
  22.             Iterator temp(_it);
  23.             --temp;
  24.             return *temp;
  25.         }
  27.         Ptr operator->()
  28.         {
  29.             return &(operator*());
  30.         }
  32.         //
  33.         // 迭代器支持移动
  34.         Self& operator++()
  35.         {
  36.             --_it;
  37.             return *this;
  38.         }
  40.         Self operator++(int)
  41.         {
  42.             Self temp(*this);
  43.             --_it;
  44.             return temp;
  45.         }
  47.         Self& operator--()
  48.         {
  49.             ++_it;
  50.             return *this;
  51.         }
  53.         Self operator--(int)
  54.         {
  55.             Self temp(*this);
  56.             ++_it;
  57.             return temp;
  58.         }
  60.         //
  61.         // 迭代器支持比较
  62.         bool operator!=(const Self& l)const
  63.         {
  64.             return _it != l._it;
  65.         }
  67.         bool operator==(const Self& l)const
  68.         {
  69.             return _it != l._it;
  70.         }
  72.         Iterator _it;
  73.     };

4.4、list类模板的实现

  1.     template<class T>
  2.     class list
  3.     {
  4.         typedef ListNode<T> Node;
  6.     public:
  7.         // 正向迭代器
  8.         typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
  9.         typedef ListIterator<T, const T&, const T&> const_iterator;
  11.         // 反向迭代器
  12.         typedef ReverseListIterator<iterator> reverse_iterator;
  13.         typedef ReverseListIterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
  14.     public:
  15.         ///
  16.         // List的构造
  17.         list()
  18.         {
  19.             CreateHead();
  20.         }
  22.         list(int n, const T& value = T())
  23.         {
  24.             CreateHead();
  25.             for (int i = 0; i < n; ++i)
  26.                 push_back(value);
  27.         }
  29.         template <class Iterator>
  30.         list(Iterator first, Iterator last)
  31.         {
  32.             CreateHead();
  33.             while (first != last)
  34.             {
  35.                 push_back(*first);
  36.                 ++first;
  37.             }
  38.         }
  40.         list(const list<T>& l)
  41.         {
  42.             CreateHead();
  44.             // 用l中的元素构造临时的temp,然后与当前对象交换
  45.             list<T> temp(l.begin(), l.end());
  46.             this->swap(temp);
  47.         }
  49.         list<T>& operator=(list<T> l)
  50.         {
  51.             this->swap(l);
  52.             return *this;
  53.         }
  55.         ~list()
  56.         {
  57.             clear();
  58.             delete _head;
  59.             _head = nullptr;
  60.         }
  62.         ///
  63.         // List的迭代器
  64.         iterator begin()
  65.         {
  66.             return iterator(_head->_next);
  67.         }
  69.         iterator end()
  70.         {
  71.             return iterator(_head);
  72.         }
  74.         const_iterator begin()const
  75.         {
  76.             return const_iterator(_head->_next);
  77.         }
  79.         const_iterator end()const
  80.         {
  81.             return const_iterator(_head);
  82.         }
  84.         reverse_iterator rbegin()
  85.         {
  86.             return reverse_iterator(end());
  87.         }
  89.         reverse_iterator rend()
  90.         {
  91.             return reverse_iterator(begin());
  92.         }
  94.         const_reverse_iterator rbegin()const
  95.         {
  96.             return const_reverse_iterator(end());
  97.         }
  99.         const_reverse_iterator rend()const
  100.         {
  101.             return const_reverse_iterator(begin());
  102.         }
  104.         ///
  105.         // List的容量相关
  106.         size_t size()const
  107.         {
  108.             Node* cur = _head->_next;
  109.             size_t count = 0;
  110.             while (cur != _head)
  111.             {
  112.                 count++;
  113.                 cur = cur->_next;
  114.             }
  116.             return count;
  117.         }
  119.         bool empty()const
  120.         {
  121.             return _head->_next == _head;
  122.         }
  124.         void resize(size_t newsize, const T& data = T())
  125.         {
  126.             size_t oldsize = size();
  127.             if (newsize <= oldsize)
  128.             {
  129.                 // 有效元素个数减少到newsize
  130.                 while (newsize < oldsize)
  131.                 {
  132.                     pop_back();
  133.                     oldsize--;
  134.                 }
  135.             }
  136.             else
  137.             {
  138.                 while (oldsize < newsize)
  139.                 {
  140.                     push_back(data);
  141.                     oldsize++;
  142.                 }
  143.             }
  144.         }
  145.         
  146.         // List的元素访问操作
  147.         // 注意：List不支持operator[]
  148.         T& front()
  149.         {
  150.             return _head->_next->_val;
  151.         }
  153.         const T& front()const
  154.         {
  155.             return _head->_next->_val;
  156.         }
  158.         T& back()
  159.         {
  160.             return _head->_prev->_val;
  161.         }
  163.         const T& back()const
  164.         {
  165.             return _head->_prev->_val;
  166.         }
  168.         
  169.         // List的插入和删除
  170.         void push_back(const T& val)
  171.         {
  172.             insert(end(), val);
  173.         }
  175.         void pop_back()
  176.         {
  177.             erase(--end());
  178.         }
  180.         void push_front(const T& val)
  181.         {
  182.             insert(begin(), val);
  183.         }
  185.         void pop_front()
  186.         {
  187.             erase(begin());
  188.         }
  190.         // 在pos位置前插入值为val的节点
  191.         iterator insert(iterator pos, const T& val)
  192.         {
  193.             Node* pNewNode = new Node(val);
  194.             Node* pCur = pos._node;
  195.             // 先将新节点插入
  196.             pNewNode->_prev = pCur->_prev;
  197.             pNewNode->_next = pCur;
  198.             pNewNode->_prev->_next = pNewNode;
  199.             pCur->_prev = pNewNode;
  200.             return iterator(pNewNode);
  201.         }
  203.         // 删除pos位置的节点，返回该节点的下一个位置
  204.         iterator erase(iterator pos)
  205.         {
  206.             // 找到待删除的节点
  207.             Node* pDel = pos._node;
  208.             Node* pRet = pDel->_next;
  210.             // 将该节点从链表中拆下来并删除
  211.             pDel->_prev->_next = pDel->_next;
  212.             pDel->_next->_prev = pDel->_prev;
  213.             delete pDel;
  215.             return iterator(pRet);
  216.         }
  218.         void clear()
  219.         {
  220.             Node* cur = _head->_next;
  222.             // 采用头删除删除
  223.             while (cur != _head)
  224.             {
  225.                 _head->_next = cur->_next;
  226.                 delete cur;
  227.                 cur = _head->_next;
  228.             }
  230.             _head->_next = _head->_prev = _head;
  231.         }
  233.         void swap(bite::list<T>& l)
  234.         {
  235.             std::swap(_head, l._head);
  236.         }
  238.     private:
  239.         void CreateHead()
  240.         {
  241.             _head = new Node;
  242.             _head->_prev = _head;
  243.             _head->_next = _head;
  244.         }
  245.     private:
  246.         Node* _head;
  247.     };

5、list和vector的对比

std:list

  1. std::vector

底层存储结构
带头结点的双向循环链表。每个元素在内存中不连续存储，通过节点中的指针指向下一个元素。
*动态数组结构。元素在内存中是连续存储的。随机访问不支持高效的随机访问。要访问中间的元素，需要从头部（或尾部）开始遍历链表，时间复杂度为O(N)，其中N是到目标元素的距离。***支持高效的随机访问。可以通过下标运算符

  1. []

直接访问元素，时间复杂度为O（1）。插入和删除元素在任意位置插入和删除元素效率高。在链表中间插入或删除一个元素，只需要调整指针，时间复杂度为O(1)（不考虑查找插入位置的时间）。在末尾插入元素效率高，时间复杂度一般为（当需要重新分配内存时可能会更复杂）。但是在中间或者开头插入 / 删除元素效率较低，因为需要移动插入 / 删除位置之后的所有元素，平均时间复杂度为O(N)。内存分配每次插入新元素时，只需分配新节点的内存，不需要重新分配整个容器的内存（除非内存不足）。当元素数量超过当前容量时，需要重新分配一块更大的连续内存空间，并且将原有元素复制到新空间中，这个过程可能比较耗时。迭代器失效删除操作只会使指向被操作元素的迭代器失效，其他迭代器不受影响。**
**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
空间开销
除了存储元素本身，每个节点还需要额外的指针来维护链表结构，所以有一定的空间开销。

没有额外的指针开销，但是可能会因为内存对齐等原因

浪费少量空间。

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。

6、小结

list也是STL中很基础同时也很重要的容器，是非常重要的数据结构之一，在操作系统，日志记录等方面都有很重要的应用，值得大家深入学习。

接下来会给大家带来C++ STL中其他容器的深度讲解，创作不易，还请多多互三支持。

标签： c++ 开发语言 数据结构
本文转载自: https://blog.csdn.net/bite_zwy/article/details/144111716
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