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
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。
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 |
Default构造函数,产生一个list,没有任何元素 |
2 | list list |
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 list |
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 |
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 |
建立一个大小为n的list,并初始化为elem |
6 | list |
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 list |
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 |
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同上,依次类推 |
|
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;
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 |
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<<" ";
}
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<<" ";
}
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
#include
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
#include
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。
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)。