C++ STL list详解-优快云博客

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1.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。
2.list的底层是双向链表结构，双向链表中每一个元素存储在互不相关的独立结点中，在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。
3.list与forward_list相似，最主要的不同在于forword_list是单链表，只能朝前迭代，让其简单高效。
4.与其他序列式容器相比，list通常可以在任意位置进行插入，移除元素的执行效率更好。
5.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)

一.list的使用

1.list的构造

构造函数接口说明
list() 构造空的list
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 (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

2.list iterator的使用

函数声明接口说明
begin() 返回第一个元素的迭代器
end() 返回最后一个元素下一个位置的迭代器
rbegin() 返回第一个元素的reverse_iterator,即end位置
rend() 返回最后一个元素下一个位置的reverse_iterator,即begin位置
cbegin() (C++11) 返回第一个元素的cosnt_iterator
cend() (C++11) 返回最后一个元素下一个位置的const_iterator
crbegin() (C++11) 即crend()位置
crend() (C++11) 即crbegin()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
cbegin与cend为const的正向迭代器，与begin和end不同的是：该迭代器指向节点中的元素值不能修改
crbegin与crend为const的反向得带器，与rbegin和rend不同的是：该迭代器指向节点中的元素值不能修改

3.list capicity

函数生命接口说明
bool empty() const 检测list是否为空，是返回true，否则返回false
size_t size() const 返回list中有效节点的个数

4.list element access

函数声明接口说明
reference front() 返回list的第一个节点中值的引用
const_reference front() const 返回list的第一个节点中值的const引用
reference back() 返回list的最后一个节点中值的引用
const_reference back() const 返回list的最后一个节点中值的const引用

5.list modifiers

函数声明接口说明
void push_front (const value_type& val)在list首元素前插入值为 val的元素
void pop_front() 删除list中第一个元素
void push_back (const value_type& val)在list尾部插入值为val的元素
void pop_back() 删除list中最后一个元素
template <class… Args> void emplace_front (Args&&… args) （C++11）
在list第一个元素前根据参数直接构造元素
template <class… Args> void emplace_back (Args&&… args) （C++11）
在list最后一个元素后根据参数直接构造元素
template <class… Args> terator emplace( const_iterator position, Args&&… args) （C++11）
在链表的任意位置根据参数直接构造元素
iterator insert (iterator position, const value_type& val)
在list position 位置中插入值为val的元素
void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val)
在list position位置插入n 个值为val的元素
void insert (iterator position, InputIterator ﬁrst, InputIterator last)
在list position位置插入 [ﬁrst, last)区间中元素
iterator erase (iterator position)
删除list position位置的元素
iterator erase (iterator ﬁrst, iterator last)
删除list中[ﬁrst, last)区间中的元素
void swap (list& x) 交换两个list中的元素
void resize (size_type n, value_type val = value_type())
将list中有效元素个数改变到n个，多出的元素用val 填充
void clear() 清空list中的有效元素

二.迭代器失效

迭代器失效即迭代器所指向的结点无效，即该节点被删除了。

原因在于：list的底层结构为带头结点的双向循环链表，因此在list中进行插入式不会导致list的迭代器失效的。
只有在删除的时候才会失效，并且失效的是指向被删除结点的迭代器，其他迭代器不会受到影响。

List<int>::Iterator it = l.begin();
while(it != l.end())
{
	if((*it)%2)
	{
		l.erase(it);
	}
	it++;
}

上述代码在执行erase()函数的时候，it所指向的结点已经被删除，因此it无效，在下一次使用it的时候，必须先给它赋初值。

//第一种方法
List<int>::Iterator it = l.begin();
while(it != l.end())
{
	if((*it)%2)
	{
		l.erase(it++);//删除it指向的元素后，迭代器it++
	}
	else
	{
		it++;
	}
}

//第二种方法
List<int>::Iterator it = l.begin();
while(it != l.end())
{
	if((*it)%2)
	{
		it = l.erase(it);//返回删除元素的下一个元素的迭代器
	}
	else
	{
		it++;
	}
}

在调用Erase()后，不必递增迭代器，因为Erase返回的迭代器已经指向链表中的下一个元素。如果没有调用Erase()，则需要递增迭代器一次，使之移至下一个元素。所以这两句代码使用原则是：每次循环，有你没我。

三.vector和list的区别

1.从底层结构看，vector是动态顺序表，一段连续的空间；list是带头结点的双向循环链表。
2.vector支持随机访问，而list不支持随机访问，访问某个元素的效率为O(n)。
3.vector在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：需要开辟新空间，拷贝元素，释放旧空间，导致效率降低。list在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);
4.从空间利用率来说，vector底层为连续空间，不易造成内存碎片，空间利用率高，缓存利用率高。list底层结点是动态开辟的，小节点容易造成内存碎片，空间利用率低，缓存利用率低。
5.vector的迭代器是原生态指针，而list是对原生态指针（节点指针）进行封装。
6.vector在插入元素的时候。要给所有的迭代器重新赋值，因为插入的元素有可能会导致重新扩容，导致原来迭代器失效。删除时，当前迭代器需要重新赋值否则会失效。list在插入元素的时候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。
7.从使用场景上看，vector需要高效存储，支持随机访问，不必关心插入删除效率，list大量插入和删除操作，不关心随机访问。