std::List使用总结

版权声明：实不相瞒，我也想成为大佬 https://blog.csdn.net/CV_Jason/article/details/83037127

List

　　List使用一个doubly linked list(双向串列)管理元素，按惯例，C++标准库并未明定实现方式，只是遵守list的名称、限制和规格。List其实相当于数据结构中的双链表。

　　使用list时必须先包含头文件

#include<list>

　　其中的list类型定义于namespace std 中，是一个class template：

template<
    class T,
    class Allocator = std::allocator<T>
> class list;

　　List的元素可以是任何类型T，Allocator用于指定内存模型，默认是C++ 标准库提供的类型。

List 的能力

　　List的内部结构与vector和deque完全不同，List对象提供了两个pointer，分别指向前后元素。因此，List在几个方面与vector和deuqe不同：
　　1.List不支持随机访问，因此访问元素的效率较低；
　　2.任何位置上，执行元素的插入和移除都很快，始终是常量时间内完成，因为无需移动任何元素；
　　3.安插和删除的操作不会因此指向其他元素的pointer、reference、iterator失效；
　　4.List对异常的控制是，要么操作成功，要么什么都不发生。

List 操作

　　List容器提供的一般STL所具备的通用能力，但相比于vector和deque具有如下不同——
　　1.由于不支持随机访问，所以List没有at函数和下标操作符；
　　2.List并未提供容量、空间重新分配等操作的函数，因为没有必要，每个元素有自己的内存，在元素被删除前一直有效；
　　3.List提供不少特殊成员函数，专门用于移动和移除元素，较之同名的STL通用算法，这些函数执行起来更加迅速，因为他们只需要调整几个pointer即可。

构建、复制和销毁(Create、Copy and Destroy)

　　List的构建、复制和销毁操作，与每一个序列式容器相同——

序号	操作	效果
1	list<Elem> c	Default构造函数，产生一个list，没有任何元素
2	list<Elem>c(c2) list<Elem>c=c2	Copy构造函数，建立c2同型list并成为c2的一份副本，该复制是深度复制
3	list<Elem>c(rv) list<Elem>c=rv	rv是一个list右值引用，那么这里的构造函数是一个Move构造函数，建立一个新的list，取右值内容（C++11新特性）
4	list<Elem>c(n)	利用元素的默认构造函数生成一个大小为n（容量也为n）的vector
5	list<Elem>c(n,elem)	建立一个大小为n的list，并初始化为elem
6	list<Elem>c(beg,end)	建立一个list，并以迭代器所指向的区间[beg,end）作为元素值
7	list<Elem>c(initlist) list<Elem>c=initlist	建立一个list，以初值列initlist元素为初值（C++11新特性）
8	c.~list()	销毁所有元素，释放内存

非更易型操作(Nonmodifying Operation)

　　List也提供元素比较、查询大小等操作——

序号	操作	效果
1	c.empty()	容器为空返回true，不为空返回false，相当于size()==0
2	c.size()	返回当前元素的个数
3	c.max_size()	返回元素个数之最大可能量
4	c1==c2	对每个元素调用c1==c2，全部相等返回true
5	c1！=c2	只要有一个元素相等，返回true，相当于!(c1==c2)
6	c1>c2,c1>=c2,c1<c2,c1<=c2	同上，依次类推

元素访问(Element Access)

　　与vector和deque不同，list没有at和下标运算符，因此只有两个直接访问元素的函数。或者使用range-based for循环遍历所有元素——

序号	操作	效果
1	c.front()	返回第一个元素（不检查是否存在第一个元素）
2	c.back()	返回最后一个元素（不检查是否存在最后一个元素）

	list<int> l {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	cout<<l.front()<<endl;
	cout<<l.back()<<endl;

赋值(Assignment)

　　和其他序列式容器一样，list提供了通用的赋值动作+

序号	操作	效果
1	c1=c2	把c2的全部元素赋值给c
2	c=rv	将rvalue 右值引用以 move assignment的方式赋值给c（C++11新特性）
3	c = initlist	将初值列initlist的所有元素赋值给c(C++11新特性)
4	c.assign(n,elem)	复制n个elem，赋值给c
5	c.assign(beg,end)	复制迭代器指向区间[beg,end)内容，赋值给c
6	c.assign(initlist)	将初值列initlist的所有元素赋值给c
7	c.swap(c2)	置换c和c2的数据
8	swap(c1,c2)	置换c1和c2的数据

迭代器函数(Iterator Function)

　运用迭代器访问list的唯一方法。由于list不支持随机访问，这些迭代器只是双向迭代器，因此所有用到随机迭代器的算法——特别是排序算法——都不能进行处理list，但好在list提供了sort函数来取而代之。

序号	操作	效果
1	c.begin()	返回一个bidirectional iterator指向第一个元素
2	c.end()	返回一个bidirectional iterator指向的之后一个元素
3	c.cbegin()	返回一个const bidirectional iterator指向的第一个元素（C++11新特性）
4	c.cend()	返回一个const bidirectional iterator指向的最后一个元素（C++11新特性）
5	c.rbegin()	返回一个反向迭代器（reverse iterator）指向的第一个元素
6	c.rend()	返回一个reverse iterator指向的最后一个元素
7	c.crbegin()	返回一个const reverse iterator指向的第一个元素（C++新特性）
8	c.crend()	返回一个const reverse iterator指向的最后一个元素（C++11新特性）

	list<int> l {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	for(auto it = l.begin();it!=l.end();it++){
		cout<<*it<<" ";
	}

插入与移除(Inserting and Removing)

　　list除了提供了通用的元素插入移除操作之外，还增加了适用于list的remove和remove_if算法。

序号	操作	效果
1	c.push_back(elem)	在list末尾插入元素elem
2	c.pop_back()	移除最后一个元素，但是不返回该元素
3	c.push_front(elem)	在首部插入元素elem
4	c.pop_front()	移除首部元素，但是不返回该元素
5	c.insert(pos,elem)	在iterator指向的pos位置的前方插入一个元素elem的副本，并返回新元素的位置（此时返回的是整型，而非iterator）
6	c.insert(pos,n,elem)	在iterator指向的pos位置的前方插入n个元素的副本，并返回第一个新元素的位置
7	c.insert(pos,beg,end)	在iterator指向的pos位置的前方插入区间[beg,end)内所有元素的副本，并返回第一个新元素的位置
8	c.insert(pos,initlist)	在iterator指向的pos位置的前方插入初始化列表所有元素的副本，并返回第一个元素的位置（C++11新特性）
9	c.emplace(pos,args…)	在iterator指向的pos位置的前方插入一个以args为初值的元素，并返回新元素的位置（C++11新特性）
10	c.emplace_back(args…)	在list末尾附加一个args为初值的元素，不返回任何东西
11	c.emplace_front(args…)	在list首部附加一个args为初值的元素，不返回任何东西
12	c.erase(pos)	移除iterator位置pos上的元素，返回下一个元素的位置
13	c.erase(beg,end)	移除区间[beg,end)所指向的元素所有内容，返回下一个元素的位置
14	c.resize(num)	将list大小调整为num，若大小增大，新元素以默认构造函数或者零值进行初始化
15	c.resize(num,elem)	将list大小调整为num，若大小增大，新元素以elem进行初始化
16	c.remove(val)	移除所有值为val的元素
17	c.remove_if(op)	移除所有符合op(elem)为true的元素
18	c.clear()	移除所有元素，容器清空

　　关于remove算法，举个例子，移除最后一个元素——

	list<int> l {1,2,3,4,5,6,7,8,9,9,9,9,9,9};
	l.remove(9);
	for(auto it = l.begin();it!=l.end();it++){
		cout<<*it<<" ";
	}

　　使用lambda语法使用remove_if算法，移除所有的偶数——

	list<int> l {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	l.remove_if([] (int i){
		return i%2==0;
	});
	for(auto it = l.begin();it!=l.end();it++){
		cout<<*it<<" ";
	}

list特殊函数

　　由于list存储结构的特性，list还提供了STL通用标准之外的特殊函数，这些函数将list的性能发挥得淋漓尽致，熟练使用这些操作将使编程工作变得事半功倍。

序号	操作	效果
1	c.unique()	如果存在若干相邻数值相同的元素，就移除重复元素，只留一个
2	c.unique(op)	如果存在若干相邻元素都使op()结果为true，移除重复元素，只留一个
3	c.splise(pos,c2)	将c2内所有的元素转移到c之内，迭代器指向的pos位置之前
4	c.splise(pos,c2,c2pos)	将c2内的c2pos所指元素转移到c的pos所指位置
5	splise(pos,c2,c2beg,c2end)	将c2区间[beg,end)内所有的元素转移到c内的pos之前
6	c,sort()	以operator<定义的准则进行排序
7	c.sort(op)	以op()定义的准则进行排序
8	c.merge(c2)	假设c和c2容器都包含op()准则下的已排序元素，将c2的全部元素转移到c，并保证合并后的list依然有序
9	c.merge(c2,op)	在op()准则下进行合并，合并后的元素有序
10	c.reverse()	将所有元素逆序

　　下面是关于list排序函数的举例——

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

bool op(int&a,int&b){
	return a>b;
}

int main(){
	list<int> l {45,78,385,7,4,978,49,11};
	l.sort(op);
	for(auto it = l.begin();it!=l.end();it++){
		cout<<*it<<" ";
	}
	return 0;
}

　　sort按照op函数定义的规则进行从大到小的输出，下面是一个合并的举例——

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

int main(){
	list<int> l {45,78,385,7,4,978,49,11};
	list<int> l2 {-1,-5,-2,-4,-3};
	l.merge(l2);
	for(auto it = l.begin();it!=l.end();it++){
		cout<<*it<<" ";
	}
	return 0;
}

　　可以看出list所谓的合并有序，是指l和2的相对有序，而不是整体有序。

异常处理 (Exception Handling)

　　所有的STL容器中，list对异常的安全性提供了最佳支持，几乎有所的操作都是不成功便成仁：要么成功，要么无效。唯一不提供如此保证的是赋值运算和成员函数sort，不过他们也有最基本保证：抛出异常时不会泄漏资源，也不会与容器恒常特性（invariant）发生冲突。
　　merge、remove、remove_if和unique提供的保证是有前提的，就是元素之间的比较动作不抛出异常。用数据库的术语来说，只要不调用赋值操作或sort，并保证元素互相比较时不抛出异常，那么list便可说是事物安全（transaction safe）。