目录

1. list的介绍及使用

1.1 list的介绍

 1.2 list的使用

1.2.1 list的构造

1.2.2 list iterator的使用

 1.2.3 list capacity

 1.2.4 list element access

1.2.5 list modififiers

1.2.6 list的迭代器失效

 2. list的深度剖析及模拟实现

2.1 模拟实现list

2.2 对模拟的bite::list进行测试 

3. list与vector的对比

1. list的介绍及使用

1.1 list的介绍

list - C++ Reference

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，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

 1.2 list的使用

1.2.1 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(Inputlterator fist,Inputlterator last)	用(first,last)区间中的元素构造list

//construting lists
#include 
#include 

int main()
{
	std::listl1;         //构造空的l1
	std::listl2 (4,100);//12中放4个值为100的元素

	std::listl3(l2.begin(), l2.end()); // 用l2的左闭右开区间构造L3
	std::listl4(l3);     //用l3拷贝构造l4

	//以数组为迭代器区间构造l5
	int array[] = { 16,2,77,29 };
	std::listl5(array, array + sizeof(array) / sizeof(int));

	//用迭代器方式打印l5中的元素
	for (std::list::iterator it = l5.begin(); it != l5.end(); it++)
		std::cout << *it << " ";
	std::cout << endl;

	//C++范围for的方式遍历
	for(auto & e : l5)
		std::cout << e << " ";

	std::cout << endl;
	return 0;
}

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中的某个节点

函数声明	接口说明
list::begin - C++ Reference+list::end - C++ Reference	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
list::rbegin - C++ Reference+list::rend - C++ Reference	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

#include 
using namespace std;
#include 

void print_list(const list & l)
{
	//注意这里调用的是list的begin()const,返回list的const_iterator对象
	for (list::const_iterator it = l.begin(); it != l.end(); ++it)
	{
		cout << *it << " ";
		/
 

template
class ListIterator
{
	typedef ListNode* PNode;
	typedef ListIteratorSelf;
public:
	ListIterator(PNode pNode = nullptr)
		:_pNode(pNode)
	{}

	ListIterator(const Self& l)
		:_pNode(l._pNode)
	{}

	T& operator*() {return _pNode->val;}
	T* operator->(){return &(operator*())}

	Self& operator++()
	{
		_pNode = _pNode->_pNext;
		return *this;
	}

	Self operator++(int)
	{
		Self temp(*this);
		_pNode = _pNode->_pNext;
		return temp;
	}

	Self& operator--();
	Self& operator--(int);

	bool operator!=(const Self& l) { return _pNode != l._pNode;}
	bool operator==(const Self& l) { return _pNode != l._pNode;}

	PNode_pNode;
};

template
class list
  {
	typedef ListNodeNode;
	typedef Node* PNode;

public:
	typedef ListIteratoriterator;
	typedef ListIteratorconst_iterator;
public:
	//List的构造
	list()
	{
		CreateHead();
	}

	list(int n, const T& value = T())
	{
		CreateHead();
		for (int i = 0; i < n; i++)
			push_back(value);
	}

	template 
	list(Iterator first, Iterator last)
	{
		CreateHead();
		while (first != last)
		{
			push_back(*first);
			++first;
		}
	}

	list(const list& l)
	{
		CreateHead();

		//用l中的元素构造临时的temp，然后与当前对象交换
		listtemp(l.cbegin(), l.cend());
		this->swap(temp);
	}

	list& operator=(const listl)
	{
		this->swap(l);
		return *this;
	}

	~list()
	{
		clear();
		delete_pHead;
		_pHead = nullptr;
	}


	//List Itertor
	iterator begin() { return iterator(_pHead->_pNext); }
	itertor end() { return iterator(_pHead); }
	const_iterator begin() { return const_itertor(_pHead->_pNext); }
	const_iterator end() { return const_iterator(_pHead); }

	//List Capcity
	size_t size()const;
	bool empty()const;

	//List Access
	T& front();
	const T& front()const;
	T& back();
	const T& back()const;

	//List Modify
	void push_back(const T& val) { insert(begin(), val); }
	void pop_back() { erase(--end()); }
	void push_front(const T& val) { insert(begin(), val); }
	void pop_front() { erase(begin()); }

	//在pos位置前插入值为val的节点
	iterator insert(iterator pos, const T& val)
	{
		PNode pNewNode = new Node(val);
		pNode pCur = pos._pNode;
		//先将新节点插入
		pNewNode->_pPre = pCur->_pPre;
		pNewNode->_pNext = pCur;
		pNewNode->_pPre->_pNext = pNewNode;
		pCur->_pPre = pNewNode;
		return iterator(pNewNode);
	}

	//删除pos位置的节点，返回该节点的下一个位置
	iterator erase(iterator pos)
	{
		//找到待删除的节点
		PNode pDel = pos._pNode;
		PNode pRet = pDel->_pNext;

		//将该节点从链表拆下来并删除
		pDel->_pPre->_pNext = pDel->_pNext;
		pDel->_pNext->_pPre = pDel->_pPre;
		delete pDel;

		return iterator(pRet);
	}
	void clear();
	void swap(List& l);
private:
	void CreateHead()
	{
		_pHead = new Node;
		_pHead->_pPre = _pHead;
		_pHead->_pNext = _pHead;
	}
private:
	PNode _pHead;
   };

}

2.2 对模拟的bite::list进行测试

// 正向打印链表
template
void PrintList(const bite::list& l) {
	auto it = l.cbegin();
	while (it != l.cend())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
}
// 测试List的构造
void TestList1()
{
	bite::list l1;
	bite::list l2(10, 5);
	PrintList(l2);
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
	bite::list l3(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	PrintList(l3);
	bite::list l4(l3);
	PrintList(l4);
	l1 = l4;
	PrintList(l1);
	PrintListReverse(l1);
}
// PushBack()/PopBack()/PushFront()/PopFront()
void TestList2()
{
	// 测试PushBack与PopBack
	bite::list l;
	l.push_back(1);
	l.push_back(2);
	l.push_back(3);
	PrintList(l);
	l.pop_back();
	l.pop_back();
	PrintList(l);
	l.pop_back();
	cout << l.size() << endl;
	// 测试PushFront与PopFront
	l.push_front(1);
	l.push_front(2);
	l.push_front(3);
	PrintList(l);
	l.pop_front();
	l.pop_front();
	PrintList(l);
	l.pop_front();
	cout << l.size() << endl;
}
void TestList3()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	bite::list l(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	auto pos = l.begin();
	l.insert(l.begin(), 0);
	PrintList(l);

	++pos;
	l.insert(pos, 2);
	PrintList(l);
	l.erase(l.begin());
	l.erase(pos);
	PrintList(l);
	// pos指向的节点已经被删除，pos迭代器失效
	cout << *pos << endl;
	auto it = l.begin();
	while (it != l.end())
	{
		it = l.erase(it);
	}
	cout << l.size() << endl;
}

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，导致其特性及应用场景不同，其主要不同如下：

	vector	list
底层结构	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，访问某个元素效率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	底层节点动态开辟，小节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 ( 节点指针 ) 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