1 list的介绍

list的官网介绍

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)

2 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，已达到可扩展的能力。以下为 list 中一些 常见的重要接口：

2.1 list的构造

构造函数	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 fifirst, InputIterator last)	用 [fifirst, last) 区间中的元素构造 list

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（不是原生指针，而是一个被封装了的指针），该指针指向list中的某个节点。

用法基本与string和vector类似：

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（左闭右开）

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（左开右闭）

2.3 list capacity

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

2.4 list element access

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

2.5 list modififiers

函数声明	接口说明
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
assign	开空间并且初始化

演示代码：

#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;

int main()
{
	list<int> ls;
	ls.assign(5, 6);

	for (auto& e : ls)
		cout << e << " ";
	return 0;
}

结果：

2.6 Operations:

splice

接合。

C++98：

entire list (1)	void splice (iterator position, list& x);
single element (2)	void splice (iterator position, list& x, iterator i);
element range (3)	void splice (iterator position, list& x, iterator first, iterator last);

这个函数有些情况下很好用，将某段迭代器区间接合到另外一个链表中：

int main()
{
	list<int> ls1;
	ls1.push_back(1);
	ls1.push_back(2);
	ls1.push_back(3);
	ls1.push_back(4);

	list<int> ls2;
	ls2.push_back(10);
	ls2.push_back(20);
	ls2.push_back(30);
	ls2.push_back(40);

	auto it1 = ls1.begin();
	++it1;
	++it1;

	ls1.splice(it1, ls2);
	cout << "list1:";
	for (auto& e : ls1)
		cout << e << " ";
	cout << endl;
	cout << "list2:";
	for (auto& e : ls2)
		cout << e << " ";
	return 0;
}

当我们运行结果时：

不难发现结合会直接将另外一个链表的结点直接给链接过来。

还有一些其他的成员函数大家可以自行到官方库中查询，里面介绍的很详细。

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，导致其特性以及应用场景不同，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，增容还有可能造成空间浪费	任意位置插入和删除效率高，不需要搬移元素，时间复杂度为 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

【C++: list的使用方法（总结）】