C++ list详解以及模拟实现

目录

1.list的使用

1.1list的定义

1.2list的使用

1.3list iterator使用

1.4list capacity

1.5list element access

1.6list增删查改

2.list迭代器失效问题

 3.list的模拟实现

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1.list的使用

1.1list的定义

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)

1.2list的使用

1.3list iterator使用

需要注意的是：

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

1.4list capacity

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1.5list element access

1.6list增删查改

2.list迭代器失效问题

与string和vector相似，list的迭代器也会出现失效的问题

#include
#include
using namespace std;
int main()
{
		int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
		list<int> l(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
		auto it = l.begin();
		while (it != l.end())
		{
		
				l.erase(it);
			++it;
		}
}

下面是正确的使用方式，每次都更正一下迭代器it指向的结点位置。

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

 3.list的模拟实现

#pragma once
#include
 
namespace mylist
{
	template<class T>
	struct ListNode
	{
		ListNode* _next;
		ListNode* _prev;
		T _data;
 
		ListNode(const T& x = T())
			:_next(nullptr)
			,_prev(nullptr)
			,_data(x)
		{}
	};
 
	template<class T>
	struct __list_iterator
	{
		typedef ListNode Node;
		typedef __list_iterator self;
		Node* _node;
 
		__list_iterator(Node* x)
			:_node(x)
		{}
 
		// ++it
		self& operator++()
		{
			_node = _node->_next;
			return *this;
		}
 
		// it++
		self operator++(int)
		{
			//__list_iterator tmp(*this);
			self tmp(*this);
 
			_node = _node->_next;
 
			return tmp;
		}
 
		self& operator--()
		{
			_node = _node->_prev;
			return *this;
		}
 
		self operator--(int);
 
		T& operator*()
		{
			return _node->_data;
		}
 
		bool operator!=(const self& s)
		{
			return _node != s._node;
		}
 
		bool operator==(const self& s);
	};
 
	template<class T>
	class list
	{
		typedef ListNode Node;
	public:
		typedef __list_iterator iterator;
 
		iterator begin()
		{
			//return iterator(_head->_next);
			return _head->_next;
		}
 
		iterator end()
		{
			return _head;
		}
 
		void empty_init()
		{
			_head = new Node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		}
 
		list()
		{
			empty_init();
		}
 
		void clear()
		{
			iterator it = begin();
			while (it != end())
			{
				it = erase(it);
			}
		}
 
		~list()
		{
			clear();
 
			delete _head;
			_head = nullptr;
		}
 
		//list(const list& lt)
		list(list& lt)
		{
			empty_init();
 
			for (const auto& e : lt)
			{
				push_back(e);
			}
		}
 
		// lt1 = lt2;
		// list& operator=(const list& lt)
		/*list& operator=(list& lt)
		{
			if (this != <)
			{
				clear();
				for (const auto& e : lt)
				{
					push_back(e);
				}
			}
			return *this;
		}*/
 
		void swap(list& tmp)
		{
			std::swap(_head, tmp._head);
		}
 
		//list& operator=(list lt)
		list& operator=(list lt)
		{
			swap(lt);
			return *this;
		}
 
		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;*/
 
			insert(end(), x);
		}
 
		void push_front(const T& x)
		{
			insert(begin(), x);
		}
 
		void pop_back()
		{
			erase(--end());
		}
 
		void pop_front()
		{
			erase(begin());
		}
 
		// vector insert会导致迭代器失效
		// list会不会？不会
		iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* newnode = new Node(x);
 
			// prev newnode cur
			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			newnode->_next = cur;
			cur->_prev = newnode;
 
			//return iterator(newnode);
			return newnode;
		}
 
		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos != end());
 
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* next = cur->_next;
			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;
 
			delete cur;
 
			return next;
		}
 
	private:
		Node* _head;
	};
 
	void test_list1()
	{
		list<int> lt;
		lt.push_back(1);
		lt.push_back(2);
		lt.push_back(3);
		lt.push_back(4);
 
		list<int>::iterator it = lt.begin();
		while (it != lt.end())
		{
			//*it += 10;
 
			cout << *it << " ";
			++it;
		}
		cout << endl;
 
		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}
 
	void test_list2()
	{
		list<int> lt;
		lt.push_back(1);
		lt.push_back(2);
		lt.push_back(3);
		lt.push_back(4);
 
 
		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
 
		lt.push_back(5);
		lt.push_front(0);
 
		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
 
		lt.pop_back();
		lt.pop_front();
 
		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
 
		lt.clear();
 
		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
 
		lt.push_back(10);
		lt.push_back(20);
 
		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}
 
	void test_list3()
	{
		list<int> lt;
		lt.push_back(1);
		lt.push_back(2);
		lt.push_back(3);
		lt.push_back(4);
 
		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
 
		list<int> copy(lt);
		for (auto e : copy)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
 
		list<int> lt1;
		lt1.push_back(10);
		lt1.push_back(20);
		lt1.push_back(30);
		lt1.push_back(40);
 
		lt = lt1;
		for (auto e : copy)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}
}

 4.list和vector的对比