【C++】STL之list深度剖析及模拟实现

目录

前言

一、list 的使用

 1、构造函数

2、迭代器

3、增删查改

4、其他函数使用

二、list 的模拟实现

 1、节点的创建

 2、push_back 和 push_front

 3、普通迭代器

 4、const 迭代器

 5、增删查改(insert、erase、pop_back、pop_front)

 6、构造函数和析构函数

  6.1、默认构造

  6.2、构造 n 个 val 的对象

  6.3、拷贝构造

  6.4、迭代器区间构造

  6.5、 赋值运算符重载

  6.6、析构函数

三、list 模拟实现源代码

四、list 的迭代器失效

五、list 和 vector的对比

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前言

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，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中，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 非常相似：最主要的不同在于 forward_list 是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效。
4. 与其他的序列式容器相比(array，vector，deque)，list 通常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.

一、list 的使用

 1、构造函数

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 (InputIterator first, InputIterator last)	用[first, last)区间中的元素构造list

int main()
{
	// 默认构造
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	// 拷贝构造
	list<int> lt2(lt);
	// 构造 n 个节点
	list<int> lt3(5, 1);
	// 迭代器区间构造
	list<int> lt4(lt.begin(), lt.end());

	return 0;
}

2、迭代器

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

int main()
{
	int a[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	list<int> lt(a, a + 9);
	auto it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

迭代器一般是用来遍历和查找的； 

而反向迭代器的使用是类似的，只不过调用的函数换成了 rbegin 和 rend 。

注意：反向迭代器的迭代使用的也是++。但迭代器区间一样是[rbegin, rend）；

3、增删查改

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

int main()
{
	vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	list<int> lt(v.begin(), v.end());
	for (auto e : lt) cout << e << " ";
	cout << endl;

	lt.push_front(10);
	lt.push_back(20);
	for (auto e : lt) cout << e << " ";
	cout << endl;

	lt.pop_front();
	lt.pop_back();
	for (auto e : lt) cout << e << " ";
	cout << endl;

	auto pos = find(lt.begin(), lt.end(), 5);
	lt.insert(pos, 50);
	for (auto e : lt) cout << e << " ";
	cout << endl;

	pos = find(lt.begin(), lt.end(), 8);
	lt.erase(pos);
	for (auto e : lt) cout << e << " ";
	cout << endl;

	return 0;
}

4、其他函数使用

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 中有效节点的个数
f