c++ List 接口的基本实现 主要包含《List的使用》《iterator的使用》《capacity》《element access》《modifiers》《迭代器失效》

一 ，List的介绍和使用

1。 List的介绍

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的接口是非常的多的，我们可以在网页上面查找它使用的接口，下面是常用的使用接口

（1）List的构造函数

下面看一下，下面的代码：

int main()
{
	list<int> l1;                                //构造空的l1;
 	list<int> l2(4,100);                         //l2中放4个值为100的数；
	list<int> l3(l2.begin(),l2.end());           //用l2的左右区间开辟l3；
	list<int> l4(l3);                            //用l3拷贝构造l4；
int arr[] = { 1, 9, 7,5 };
	list<int> l5(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
//使用迭代器打印l5中的成员
	for (list<int>::iterator it = l5.begin(); it != l5.end(); ++it)
		cout << *it << " ";
		cout << endl;
	for (auto&e : l5)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	return 0;
}

这些就是List的基本实现所含有的内容，下面开始正式开始我们的学习。

（2）list iterator的使用

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。

【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
3. cbegin与cend为const的正向迭代器，与begin和end不同的是：该迭代器指向节点中的元素值不能修改
4. crbegin与crend为const的反向得带器，与rbegin和rend不同的是：该迭代器指向节点中的元素值不能修改

下面我们就实现一下，下面的代码

int main()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 5, 6, 9, 8, 7, 4, 0 };
	list<int> l(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
for (list<int>::iterator it = l.begin(); it != l.end(); it++)
		cout << *it << " ";
	cout << endl;

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

//反向迭代器
	for (list<int>::reverse_iterator it = l.rbegin(); it != l.rend(); ++it)
		cout << *it << " ";
	    cout << endl;
	return 0;
}

运行结过为下面的代码：

（3）list capacity

下面是我们的代码实现：

int main()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 5, 6, 9, 8, 7, 4, 0 };
	list<int> l(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));

//答应该字符里面的个数
	cout << l.size() << endl;
//判断是否为空
	if (l.empty())
	{
		cout << "list = nullptr" << endl;
	}
	else
	{
		for (auto& e : l)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	return 0;
}

运行结果我们就不看了，可以实现；

（4）list element access // 列表元素访问

下面我们看一下代码的实现;

int main()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 5, 6, 9, 8, 7, 4, 0 };
	list<int> l(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));

	

 l.front() = 10;
	 l.back() = 10;
	 
	for (auto& e : l)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	const list<int> l1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
	//int&cl = l1.front(); //这里会报错，我们可以看上面为const的类型，所以我们需要使用const; 

	const int&cl = l1.front(); //我们可以看到，这里可以编过；

return 0;
}

程序执行结果和上面的差不多；

（5）list modifiers //调节器，修饰语

//这个实现的程序比较多的接口实现，比如（list的头插，头删，尾插，尾删，等等…），所以我准备另写一篇博客，把它实现以下，链接放在下面；

链接：https://blog.csdn.net/dpfxaca6/article/details/89222644

（6）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。

看下面的一段代码，来理解我们的list迭代器失效的问题：

int main()
{
	int arr[] = { 1, 2, 3, 5, 6, 9, 8, 7, 4, 0 };
	list<int> l(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
/*auto it = l.begin();
while (it != l.end())
{
l.erase(it);   //erase()执行之后，it节点已经释放了，在访问it时，已经无效了。所以应该先先给赋值
++it;
}
cout << endl;*/

auto it = l.begin();
while (it != l.end())
{
	l.erase(it++);   //注意：这里是后置++，使用前置++，程序崩溃，找不到前面的那个；
}
cout << endl;
return 0;
}

程序的运行结果：
执行上面的代码，程序直接就崩溃了：

后面的就可以直接运行了，希望大家可以明白