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list实际上是数据结构中的带头双向循环链表
由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移(++)和后移(--)，属于双向迭代器。
一、常见接口
官方文档：list - C++ Reference (cplusplus.com)
1.1 构造函数
| 函数名 | 功能 |
|---|---|
| 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) | 迭代器区间构造 |
void test1() { list<int> l1; // 构造空的l1 list<int> l2(4, 100); // l2中放4个值为100的元素 list<int> l3(l2.begin(), l2.end()); // 用l2的[begin(), end()）左闭右开的区间构造l3 list<int> l4(l3); // 用l3拷贝构造l4 }1.2 访问与遍历
| 函数名 | 功能 |
|---|---|
| begin+ end | 获取第一个数据位置的iterator/const_iterator，获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator |
| rbegin + rend | 获取最后一个数据位置的reverse_iterator，获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator |
| 范围for | 搭配auto实现遍历 |
void test1() { list<int> l1; l1.push_back(1); l1.push_back(2); l1.push_back(3); l1.push_back(4); l1.push_back(5); list<int>::iterator it = l1.begin(); while (it != l1.end()) { cout << *it << " "; ++it; } cout << endl; for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl; }1.3 容量操作
| 函数名 | 功能 |
|---|---|
| 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 |
| front | 返回list的第一个节点中值的引用 |
| back | 返回list的最后一个节点中值的引用 |
| resize(num) | 重新指定容器的长度为num 若容器变长，则以默认值填充新位置。 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。 |
1.4 增删查改
| 函数名 | 功能 |
|---|---|
| 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 |
| remove(elem) | 删除容器中所有与elem值匹配的元素 |
//插入和删除 void test1() { list<int> L; //尾插 L.push_back(10); L.push_back(20); L.push_back(30); //头插 L.push_front(100); L.push_front(200); L.push_front(300); //尾删 L.pop_back(); printList(L); //头删 L.pop_front(); printList(L); //插入 list<int>::iterator it = L.begin(); L.insert(++it, 1000); //删除 it = L.begin(); L.erase(++it); //移除 L.push_back(10000); L.push_back(10000); L.push_back(10000); // L.remove(10000); //清空 L.clear(); } //迭代器的底层不是原生指针 //迭代器分类 //单向：forward - ++ //双向：bidirectional - ++/-- //随机：random - ++/--/+/- void test2() { list<int> l1; l1.push_back(1); l1.push_back(2); l1.push_back(3); l1.push_back(4); l1.push_back(5); //如何在特定位置插入？ auto it = l1.begin(); int k = 3; while (--k) { ++it; } l1.insert(it, 6); for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl; l1.erase(it); for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl; }二、模拟实现
2.1 迭代器失效
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。与vector类的失效不同。
2.2 迭代器实现
template<class T,typename Ref,typename Ptr> struct list_iterator { typedef list_node<T> Node; typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self; Node* _node; list_iterator(Node* node) :_node(node) {} Ref operator*() { return _node->_data; } Self& operator++() { _node = _node->_next; return *this; } Self& operator--() { _node = _node->_prev; return *this; } Self& operator++(int) { Self tmp = *this; _node = _node->_next; return tmp; } Self& operator--(int) { Self tmp = *this; _node = _node->_prev; return tmp; } Ptr operator->() { return &_node->_data; } bool operator!=(const Self& s) const { return _node != s._node; } bool operator==(const Self& s) const { return _node == s._node; } };2.3 源代码
#pragma once #include<iostream> #include<assert.h> using namespace std; namespace paradiso { template<class T> struct list_node { T _data; list_node<T>* _next; list_node<T>* _prev; list_node(const T& data = T()) :_data(data) , _next(nullptr) , _prev(nullptr) {} }; template<class T,typename Ref,typename Ptr> struct list_iterator { typedef list_node<T> Node; typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self; Node* _node; list_iterator(Node* node) :_node(node) {} Ref operator*() { return _node->_data; } Self& operator++() { _node = _node->_next; return *this; } Self& operator--() { _node = _node->_prev; return *this; } Self& operator++(int) { Self tmp = *this; _node = _node->_next; return tmp; } Self& operator--(int) { Self tmp = *this; _node = _node->_prev; return tmp; } Ptr operator->() { return &_node->_data; } bool operator!=(const Self& s) const { return _node != s._node; } bool operator==(const Self& s) const { return _node == s._node; } }; template<class T> class list { typedef list_node<T> Node; public: typedef list_iterator<T, T&, T*> iterator; typedef list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator; iterator begin() { return _head->_next; } iterator end() { return _head; } const_iterator begin() const { return _head->_next; } const_iterator end() const { return _head; } void empty_init() { _head = new Node; _head->_next = _head; _head->_prev = _head; _size = 0; } void swap(list<T>& lt) { std::swap(_head, lt._head); std::swap(_size, lt._size); } list() { empty_init(); } list(list<T>& lt) { empty_init(); for (auto& e : lt) { push_back(e); } } list<T>& operator=(list<T>& lt) { swap(lt); return *this; } ~list() { clear; delete _head; _head = nullptr; } void clear() { auto it = begin(); while (it != end()) { it = erase(it); ++it; } } void push_back(const T& x) { Node* newnode = new Node(x); Node* tail = _head->_prev; tail->_next = newnode; newnode->_prev = tail; newnode->_next = _head; _head->_prev = newnode; ++_size; //insert(end(), x); } void push_front(const T& x) { insert(begin(), x); } void insert(iterator pos, const T& x) { Node* cur = pos._node; Node* prev = cur->_prev; Node* newnode = new Node(x); // prev newnode cur newnode->_next = cur; cur->_prev = newnode; newnode->_prev = prev; prev->_next = newnode; ++_size; } void pop_back() { erase(--end()); } void pop_front() { erase(begin()); } iterator erase(iterator pos) { assert(pos != end()); Node* prev = pos._node->_prev; Node* next = pos._node->_next; prev->_next = next; next->_prev = prev; delete pos._node; --_size; return next; } size_t size() const { return _size; } bool empty() const { return _size == 0; } private: Node* _head; size_t _size; }; } 