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所属专栏：C++：由浅入深篇

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前言：

前面我们已经了解了string，vector的用法以及他们的底层实现，今天我们再来学习了一个新的容器list，这几个容器之间有很大的相通性，我们来一起看一下吧。

一.什么是list ？

std::list是C++模板库（STL）中的一个双向链表容器。它提供了一种灵活的方式来储存和操作一组元素。

和vector，string一样，list也是一个模板类，使用时只需指定元素类型，编译器会确保类型安全。它定义在头文件（include<list>）中，可以使用list来存储和访问任意类型的对象。 

二.list的特性

1.双向链表——每个节点包含指向前一个和后一个的指针，因此它可以在进行高效的插入删除操作。

2.动态大小——根据需要动态增加和减少元素个数，没有空间浪费。

3.非连续储存——元素在内存中是不连续的，不支持下标的随机访问。

4.迭代器支持——支持STL迭代器，可以使用标准的算法进行遍历和操作。在进行插入和删除操作时，除了被指向被删除元素的迭代器失效，其他迭代器通常不失效，这点与vector也不同。vector在进行插入操作时迭代器不一定失效，在进行删除操作时被删除元素及其后面元素的迭代器都失效。

C++初阶：STL详解（四）——vector迭代器失效问题-CSDN博客（可供参考）

三.list的文档介绍

list - C++ Reference（英文版）

https://zh.cppreference.com/w/cpp/container/list（中文版）

 

四.list的使用

list中的接口比较多，此处类似，只需要掌握如何正确的使用，然后再去深入研究背后的原理。在实际中我们熟悉常见的接口就可以，下面列出了哪些接口是要重点掌握的 。我们在后面模拟实现的时候，也是实现这些常见的接口。

4.1list的构造

构造函数（ (constructor)）	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

1.list() :构造一个空的list

list<int> st1;//构造一个空list

2.list (size_type n, const value_type& val =value_type()) :构造一个list，元素个数为n,元素为val 

list<int> st2(10, 1);//用n个值为val的元素构造一个list

3.list (const list& x) :拷贝构造

list<int> st3(st2);//拷贝构造

4.list (InputIterator first, InputIterator last) : 使用迭代器区间进行初始化构造

list<int> st4(st2.begin(), st2.end());//使用一个迭代器区间构造list

补充：构造数组某段区间的复制品

int myints[] = { 16,2,77,29 };
list<int> st5(myints, myints + sizeof(myints) / sizeof(int));//构造数组某段区间的复制品

4.2list的迭代器

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
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	返回指向列表最后一个元素的反向迭代器+返回指向列表第一个元素之前的反向迭代器。

begin+end

//正向迭代器遍历
void list1()
{list<int> st(10, 1);list<int>::iterator it = st.begin();while (it != st.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;
}

rbegin+rend

//反向迭代器遍历
void list2()
{list<int> st(10, 1);list<int>::reverse_iterator rit = st.rbegin();while (rit != st.rend()){cout << *rit << " ";rit++;}cout << endl;
}

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

4.3list的容量

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

size和empty

void list3()
{list<int>st(10, 1);cout << st.size() << endl;//list的有效节点个数cout << st.empty() << endl;//不为空返回0，为空返回非0
}

4.4list的访问

函数声明	接口说明
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

front和back

void list4()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(3);st.push_back(4);st.push_back(5);cout << st.front() << endl;//返回第一个节点中值的引用 1cout << st.back() << endl;//返回最后一个节点值的引用 5
}

 4.5list的增删查改

push_front和pop_front

push_front用于头插一个元素，pop_front用于头删一个元素

void list5()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(3);st.push_back(4);st.push_front(5);//在首元素前插入cout << "插入前：";for (auto ch : st){cout << ch << " ";//5 1 2 3 4}cout << endl;st.pop_front();//删除首元素cout << "插入后：";for (auto ch : st){cout << ch << " ";// 1 2 3 4}
}

push_back和pop_back

push_back用于尾插一个元素，pop_back用于尾删一个元素。

void list6()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(3);st.push_back(4);st.push_back(5);//在尾部插入for (auto ch : st){cout << ch << " ";// 1 2 3 4 5}cout << endl;st.pop_back();//删除尾部元素cout << "插入后：";for (auto ch : st){cout << ch << " ";// 1 2 3 4}
}

insert

list当中的insert函数支持三种插入方式：

1. 在指定迭代器位置插入一个数。
2. 在指定迭代器位置插入n个值为val的数。
3. 在指定迭代器位置插入一段迭代器区间（左闭右开）。

void list7()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(3);st.push_back(4);//在指定迭代器位置插入一个数st.insert(st.begin(), 0); //在容器开头插入0//在指定迭代器位置插入n个valst.insert(st.begin(), 5, -1); //在容器开头插入5个-1//在指定迭代器位置插入一段迭代器区间int myarray[] = { 501,502,503 };st.insert(st.begin(), myarray, myarray + 3);//在容器开头插入 501 502 503for (auto ch : st){cout << ch << " ";// 501 502 503 -1 -1 -1 -1 -1 0 1 2 3 4}}

 erase

list当中的erase函数支持两种删除方式：

1. 删除指定迭代器位置的元素。
2. 删除指定迭代器区间（左闭右开）的所有元素。

void list8()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(3);st.push_back(4);st.push_back(5);st.push_back(6);//删除指定位置迭代器的元素st.erase(st.begin()); //删除容器中的第一个元素//删除指定迭代器区间（左闭右开）的所有元素。st.erase(st.begin(), st.end()); //删除在该迭代器区间内的元素（左闭右开）for (auto ch : st){cout << ch << " ";}}

resize

resize的两种情况：

1. 当所给值大于当前的size时，将size扩大到该值，扩大的数据为第二个所给值，若未给出，则默认为容器所存储类型的默认构造函数所构造出来的值。
2. 当所给值小于当前的size时，将size缩小到该值。

void list9()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(3);st.push_back(4);st.push_back(5);st.push_back(6);st.resize(10, 9);//将size扩大到10，以9来填充for (auto ch : st){cout << ch << " ";//1 2 3 4 5 6 9 9 9 9 }cout << endl;st.resize(4);//将size缩小到4for (auto ch : st){cout << ch << " "; //1 2 3 4}cout << endl;}

assign

list中的assign函数用于将新内容分配给容器，替换其当前内容，新内容的赋予方式有两种：

1. 将n个值为val的数据分配给容器。
2. 将所给迭代器区间当中的内容分配给容器。

void list10()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(3);st.push_back(4);st.push_back(5);st.push_back(6);for (auto ch : st){cout << ch << " ";//1 2 3 4 5 6}cout << endl;//将新内容分配给容器，替换当前的内容st.assign(10, 1);//用n个val替换for (auto ch : st){cout << ch << " "; //1 1 1 1 1 1 1 1 1 1}cout << endl;//将新内容分配给容器，替换当前的内容int myints[] = { 1776,7,4 };st.assign(myints, myints + 3);//迭代器区间所指的内容进行替换for (auto ch : st){cout << ch << " ";//1776 7 4}cout << endl;}

swap

交换两个list的元素。

void list11()
{list<int> st1;st1.push_back(1);st1.push_back(2);st1.push_back(3);st1.push_back(4);st1.push_back(5);st1.push_back(6);cout << "st1交换前：";for (auto ch : st1){cout << ch << " ";//1 2 3 4 5 6}cout << endl;list<int> st2;st2.push_back(1);st2.push_back(2);st2.push_back(3);st2.push_back(4);cout << "st2交换前：";for (auto ch : st2){cout << ch << " ";//1 2 3 4}cout << endl;st1.swap(st2);cout << "st1交换后：";for (auto ch : st1){cout << ch << " ";//1 2 3 4 }cout << endl;cout << "st2交换前：";for (auto ch : st2){cout << ch << " ";//1 2 3 4 5 6}cout << endl;
}

clear

清空容器的内容。

void list12()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(3);st.push_back(4);for (auto ch : st){cout << ch << " ";//1 2 3 4 }cout << endl;cout << st.size() << endl;//4st.clear();//清空容器的内容cout << st.size() << endl;//0}

4.6list的操作函数

sort

给容器中的内容排序，默认是排升序。

void list01()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(9);st.push_back(3);st.push_back(5);st.push_back(4);st.push_back(10);st.push_back(6);st.sort();//默认排升序for (auto ch : st){cout << ch << " ";//1 2 3 4 5 6 9 10}cout << endl;}

splice

用于两个list的拼接，其有三种拼接方式：

1. 将整个容器拼接到另一个容器的指定迭代器位置。
2. 将容器当中的某一个数据拼接到另一个容器的指定迭代器位置。
3. 将容器指定迭代器区间的数据拼接到另一个容器的指定迭代器位置。

void list02()
{list<int> st1(4, 1);list<int> st2(5, 2);st1.splice(st1.begin(), st2); //将容器st2拼接到容器st1的开头for (auto ch : st1){cout << ch << " "; //2 2 2 2 2 1 1 1 1}cout << endl;list<int> st3(4, 1);list<int> st4(5, 2);st3.splice(st3.begin(), st4, st4.begin()); //将容器st4的第一个数据拼接到容器st4的开头for (auto ch : st3){cout << ch << " ";//2 1 1 1 1}cout << endl;list<int> st5(4, 1);list<int> st6(5,2);st5.splice(st5.begin(), st6, st6.begin(), st6.end()); //将容器st6的指定迭代器区间内的数据拼接到容器st6的开头for (auto ch : st5){cout << ch << " ";//2 2 2 2 2 1 1 1 1}cout << endl; }

remove

删除容器中特定元素。

void list03()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(3);st.push_back(4);st.remove(3);//删除指定元素for (auto ch : st){cout << ch << " ";//1 2 4}cout << endl;}

remove_if

删除容器中满足条件元素。

bool single_digit(const int& val)
{return val < 10;
}void list04()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(3);st.push_back(4);st.push_back(10);st.push_back(20);st.push_back(30);st.push_back(40);st.remove_if(single_digit);//删除满足条件的元素for (auto ch : st){cout << ch << " ";//10 20 30 40}cout << endl;}

unique

删除容器中连续重复元素。

void list05()
{list<int> st;st.push_back(1);st.push_back(2);st.push_back(2);st.push_back(4);st.push_back(10);st.push_back(10);st.push_back(10);st.push_back(40);//有序//如果list无序，可以使用sort使其有序st.unique();//删除连续重复元素for (auto ch : st){cout << ch << " ";//1 2 4 10 40}cout << endl;}

merge

合并两个有序容器，合并后依然有序。

void list06()
{list<int> st1;st1.push_back(8);st1.push_back(3);st1.push_back(1);st1.push_back(6);list<int> st2;st2.push_back(0);st2.push_back(10);st2.push_back(2);st2.push_back(5);st1.sort();st2.sort();//先满足是两个有序链表//合并两个有序链表st1.merge(st2);//合并后依然有序for (auto ch : st1){cout << ch << " ";//0 1 2 3 5 6 8 10}cout << endl;
}

reverse 

将容器中的元素位置进行逆置。

void list07()
{list<int> st1;st1.push_back(8);st1.push_back(3);st1.push_back(1);st1.push_back(6);cout << "逆置前：";for (auto ch : st1){cout << ch << " ";//8 3 1 6}cout << endl;st1.reverse();cout << "逆置后：";for (auto ch : st1){cout << ch << " ";//6 1 3 8}cout << endl;
}

五.list的迭代器失效

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。vector的迭代器失效理解了，这里就没什么可以说的了。

C++初阶：STL详解（四）——vector迭代器失效问题-CSDN博客

void TestListIterator1()
{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()){// erase()函数执行后，it所指向的节点已被删除，因此it无效，在下一次使用it时，必须先给其赋值l.erase(it);++it;}
} 

 运行结果：

改正：万能钥匙：在使用前，对迭代器重新赋值即可。

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);}
}

 六.list 和vector的对比

总结：

list的常见接口及其用法，我们已经介绍完了，准备好一起来模拟实现list了嘛，我们下篇见。 

感谢各位大佬的观看，创作不易，还请各位大佬支持~