本期就来讲讲list的使用技巧

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我们前面知道迭代器是一个像指针一样的东西，但是在C++里面，出来string和vector，其他类都不能
将迭代器当成指针使用，因为内存空间不是连续的了

list的介绍及使用

list的介绍

list的文档

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)

上面就是list的主要接口，上面文档里面就有list各类函数接口的使用，这里我就不带大家一一进去观看了，使用其实比前面的vector和string更加简单

list迭代器失效

前面说过，此处大家可将迭代器暂时理解成类似于指针，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。

但是erase之后，如果使用不当就会发生迭代器失效问题

list的模拟实现

#pragma once
#include <iostream>
#include <list>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace bzh
{
	template<class T>
	struct list_node//构建链表的节点
	{
		list_node<T>* _prev;
		list_node<T>* _next;
		T _data;
		list_node(const T& x)
			:_prev(nullptr)
			, _next(nullptr)
			, _data(x)
		{}
	};
	template<class T, class Ref, class Ptr>//封装迭代器的类
	struct list_iterator
	{
		typedef list_node<T> node;//迭代器只需要浅拷贝，所以不写拷贝构造和析构，因为节点不属于迭代器
		typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self;
		node* _ps;//_ps就是一个链表节点的指针
		list_iterator(node* p)//迭代器类的构造函数
			:_ps(p)
		{}
		Ref operator*()//解引用返回T&或者const T&
		{
			return _ps->_data;
		}
		Ptr operator->()//重载->返回T*或者const T*
		{
			return &_ps->_data;
		}
		Self& operator++()
		{
			_ps = _ps->_next;
			return *this;
		}
		Self operator++(int)
		{
			Self tmp(_ps);
			_ps = _ps->_next;
			return _ps;
		}
		Self& operator--()
		{
			_ps = _ps->_prev;
			return *this;
		}
		Self operator--(int)
		{
			Self tmp(_ps);
			_ps = _ps->_prev;
			return _ps;
		}
		bool operator!=(const Self& it)const
		{
			return _ps != it._ps;
		}
		bool operator==(const Self& it)const
		{
			return _ps == it._ps;
		}
	};
	template<class T>
	class list
	{
	public:
		typedef list_node<T> node;
		typedef list_iterator<T, T&, T*> iterator;//将封装的迭代器类重命名为iterator
		typedef list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;//这里多了const类型
		iterator begin()//返回第一个节点的迭代器
		{
			return iterator(_head->_next);
		}
		iterator end()//返回最后一个节点的下一个位置的迭代器
		{
			return iterator(_head);
		}
		const_iterator begin()const
		{
			return iterator(_head->_next);
		}
		const_iterator end()const
		{
			return iterator(_head);
		}
		void empty_init()//构造函数，单独写出来，下面复用即可
		{
			_head = new node(T());
			_head->_prev = _head;
			_head->_next = _head;
			_size = 0;
		}
		template<class BZH>
		list(BZH first, BZH last)
		{
			empty_init();
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				++first;
			}
		}
		void swap(list<T>& it)
		{
			std::swap(_head, it._head);
			std::swap(_size, it._size);
		}
		list()
		{
			empty_init();
		}
		list(list<T>& it)
		{
			empty_init();
			list<T> tmp(it.begin(), it.end());
			swap(tmp);
		}
		list& operator=(list<T> it)
		{
			swap(it);
			return *this;
		}
		~list()
		{
			clear();
			delete _head;
			_head = nullptr;
			_size = 0;
		}
		void clear()
		{
			iterator it = begin();
			while (it != end())
			{
				it = erase(it);
			}
		}
		size_t size()
		{
			return _size;
		}
		bool empty()
		{
			return _size == 0;
		}
		void push_back(const T& x)
		{
			/*node* newnode = new node(x);
			node* tail = _head->_prev;
			_head->_prev = newnode;
			newnode->_next = _head;
			newnode->_prev = tail;
			tail->_next = newnode;
			++_size;*/
			insert(end(), x);
		}
		void push_front(const T& x)
		{
			insert(begin(), x);
		}
		void pop_back()
		{
			erase(--end());
		}
		void pop_front()
		{
			erase(begin());
		}
		iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			node* newnode = new node(x);
			node* cur = pos._ps;
			node* prev = cur->_prev;
			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			newnode->_next = cur;
			cur->_prev = newnode;
			++_size;
			return iterator(newnode);
		}
		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos != end());
			node* prev = pos._ps->_prev;
			node* next = pos._ps->_next;
			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;
			delete pos._ps;
			--_size;
			return iterator(next);
		}
	private:
		node* _head;
		size_t _size;
	};
	void test_list2()
	{
		list<int> lt;
		lt.push_back(1);
		lt.push_back(2);
		lt.push_back(3);
		lt.push_back(4);
		lt.push_front(5);
		lt.push_front(6);

		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;

		lt.pop_back();
		lt.pop_back();
		lt.pop_front();
		lt.pop_front();

		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);
		lt.push_front(5);
		lt.push_front(6);

		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
		cout << lt.size() << endl;

		list<int> lt1(lt);
		for (auto e : lt1)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;

		//lt.clear();
		//for (auto e : lt)
		//{
		//	cout << e << " ";
		//}
		//cout << endl;

		list<int> lt2;
		lt2.push_back(10);
		lt2.push_back(20);
		lt2.push_back(30);
		lt2.push_back(40);
		cout << lt2.size() << endl;

		lt = lt2;
		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}

};

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，导致其特性以及应用场景不同，其主要不同如下：