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C++容器：list

news 2025/9/10 7:03:17

一、list的介绍及使用

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。
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。
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。
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。
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)

list文档

list是双向带头链表

注意：

在阅读list文档时会发现list有自己sort函数

因为list的迭代器属于双向迭代器，而std算法库里的sort是使用随机迭代器的，所以list不适合用std算法库里的sort。但是list的sort底层是归并排序效率比不过算法库里的sort，如果遇到少量数据可以使用list的sort，遇到大量数据可以将list的数据放到vector中使用std算法库的sort排序。

类似于长方形的性质可以用在正方形上，反之不行。

二、list的模拟实现

list的模拟实现重点在于list的迭代器实现，list的迭代器是个自定义类型

list的迭代器使用了三个模板参数

namespace List
{template<class T>struct list_node{list_node* _next;list_node* _prev;T _val;list_node(const T& val = T()):_next(nullptr),_prev(nullptr),_val(val){}};template<class T, class Ref, class Ptr>struct list_iterator{typedef list_node<T> Node;typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> self;Node* _node;list_iterator(Node* node):_node(node){}Ref operator*(){return _node->_val;}self& operator++(){_node = _node->_next;return *this;}self operator++(int){self tmp = *this;_node = _node->_next;return tmp;}self& operator--(){_node = _node->_prev;return *this;}self operator--(int){self tmp = *this;_node = _node->_prev;return tmp;}bool operator==(const self it) const{return _node == it._node;}bool operator!=(const self it) const{return _node != it._node;}Ptr operator->(){return &_node->_val;}};template<class T>class list{ typedef list_node<T> Node;public:typedef list_iterator<T, T&, T*> iterator;typedef list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;list():_size(0){_head = new Node;_head->_next = _head;_head->_prev = _head;}list(size_t n, const T& val = T()){_head = new Node;_head->_next = _head;_head->_prev = _head;while (n--) {push_back(val);}}list(const list<T>& lt):_size(0){_head = new Node;_head->_next = _head;_head->_prev = _head;for (auto e : lt){push_back(e);}}~list(){clear();delete _head;_head = nullptr;}iterator begin(){return _head->_next;}iterator end(){return _head;}const_iterator begin() const{return _head->_next;}const_iterator end() const{return _head;}const_iterator cbegin() const{return _head->_next;}const_iterator cend() const{return _head;}iterator erase(iterator pos){assert(pos != _head);Node* prev = pos._node->_prev;Node* next = pos._node->_next;prev->_next = next;next->_prev = prev;_size--;delete pos._node;return next;}iterator insert(iterator pos, const T& x){Node* cur = pos._node;Node* prev = pos._node->_prev;Node* NewNode = new Node(x);cur->_prev = NewNode;prev->_next = NewNode;NewNode->_next = cur;NewNode->_prev = prev;NewNode->_val = x;_size++;return NewNode;}void push_back(const T& x){ //Node* tail = new Node;//tail->_val = x;//_head->_prev->_next = tail;//tail->_prev = _head->_prev;//_head->_prev = tail;//tail->_next = _head;//_size++;insert(end(), x);}void pop_back(){erase(_head->_prev);}void push_front(const T& x){insert(_head->_next, x);}void pop_front(){erase(_head->_next);}size_t size(){return _size;}void clear(){for (size_t i = _size; i > 0; --i){pop_back();}_size = 0;}void swap(list& lt){std::swap(_head, lt._head);std::swap(_size, lt._size);}private:Node* _head;size_t _size;};}

单参数的构造函数支持隐式类型的转化