c++ stl list（环状双向链表）

1.list

　　相较于vector的连续线性空间，list就显得复杂很多，它的好处是每次插入或删除一个元素，就配置或释放一个元素的空间。因此，list对空间的运用有绝对的精确，一点也不浪费。而且，对于任何位置的元素插入和元素移除，list永远是常数时间。

　　list的节点结构：

template 
struct __list_node
{
    typedef void* void_pointer;
    void_pointer prev;
    void_pointer next;
    T data;
}

　　list的迭代器：

　　list不再能够像vector一样以普通指针作为迭代器，因为其节点不保证在存储空间中连续存在。list迭代器必须有能力指向list的节点，并有能力进行正确的递增、递减、取值、成员存取等操作。由于STL list是一个双向链表，迭代器必须具备前移、后移的能力，所以list提供的是Bidirectional Iterators。list有一个重要性质：插入操作和结合操作都不会造成原有的list迭代器失效，甚至list的元素删除操作也只有“指向被删除元素”的那个迭代器失效，其他迭代器不受任何影响。

　　list的数据结构：

　　SGI list不仅是一个双向链表，而且还是一个环状双向链表。所以它只需要一个指针，便可以完整表现整个链表：

template 
class list
{
protected:
    typedef __list_node list_node;
public:
    typedef list_node* link_type;
protected:
    link_type node;
    ...
};

　　如果让指针node指向刻意置于尾端的一个空白节点，node便能符合STL对于“前开后闭”区间的要求，成为last迭代器。

2.函数成员

2.1构造函数：

/// Creates an empty list.
list();
/// Creates a list with n elements, each of which is a copy of T().
list(size_type n);
/// Creates a list with n copies of t.
list(size_type n, const T& t);
/// The copy constructor.
list(const list&);
/// Creates a list with a copy of a range.
template  list(InputIterator f, InputIterator l);

2.2析构函数：

/// The destructor.
~list();

2.3插入元素：

/// Inserts a new element at the beginning.
void push_front(const T&);
/// Inserts a new element at the end.
void push_back(const T&);
/// Inserts x before pos.
iterator insert(iterator pos, const T& x);
/// Inserts the range [f, l) before pos.
template  void insert(iterator pos, InputIterator f, InputIterator l);
/// Inserts n copies of x before pos.
void insert(iterator pos, size_type n, const T& x);

2.4删除元素：

/// Removes the first element.
void pop_front();
/// Removes the last element.
void pop_back();
/// Erases the element at position pos.
iterator erase(iterator pos);
/// Erases the range [first, last)
iterator erase(iterator first, iterator last);
/// 删除指定数值元素
void remove(const T& value);
/// 移除数值相同的连续元素
void unique();
/// Erases all of the elements.
void clear();

2.5返回元素指针或元素：

/// Returns an iterator pointing to the beginning of the list.
iterator begin();
/// Returns an iterator pointing to the end of the list.
iterator end();
/// Returns a reverse_iterator pointing to the beginning of the reversed list.
reverse_iterator rbegin();
/// Returns a reverse_iterator pointing to the end of the reversed list.
reverse_iterator rend();
/// Returns the first element.
reference front();
/// Returns the last element.
reference back();

2.6其他：

/// Returns the size of the list.
size_type size() const;
/// Returns the largest possible size of the list.
size_type max_size() const;
/// true if the list's size is 0.
bool empty() const;
/// 容器拼接
void splice(iterator pos, list& L);
void splice(iterator pos, list& L, iterator i);
void splice(iterator pos, list& L, iterator f, iterator l);
/// 元素排序
void sort();
/// 容器合并
void merge(list& L);
/// 容器内容逆向重置
void reverse();

3.实例

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    typedef std::list ILIST;

    /// 1.实例对象
    ILIST first;                                // empty
    ILIST second(5);                            // 0 0 0 0 0
    ILIST third(5,10);                          // 10 10 10 10 10
    ILIST fourth(third);                        // 10 10 10 10 10
    ILIST fifth(third.begin(),third.end());     // 10 10 10 10 10

    /// 2.插入元素
    ILIST::iterator ilitr;
    ILIST ilist;
    /// 2.1尾部插入元素
    ilist.push_back(1);
    ilist.push_back(2);
    ilist.push_back(3);                         // 1 2 3
    /// 2.2头部插入元素
    ilist.push_front(8);
    ilist.push_front(16);                       // 16 8 1 2 3
    /// 2.3指定位置插入元素
    ilitr = find(ilist.begin(),ilist.end(),1);
    if(ilitr != ilist.end())
        ilist.insert(ilitr,4);                  // 16 8 4 1 2 3

    /// 3.删除元素
    /// 3.1删除头部元素
    ilist.pop_front();                          // 8 4 1 2 3
    /// 3.2删除尾部元素
    ilist.pop_back();                           // 8 4 1 2
    /// 3.3删除指定位置元素
    ilitr = find(ilist.begin(),ilist.end(),1);
    if(ilitr != ilist.end())
        ilist.erase(ilitr);                     // 8 4 2
    /// 3.4删除指定数值元素
    ilist.remove(8);                            // 4 2
    /// 3.5移除数值相同的连续元素
    ilist.push_back(3);
    ilist.push_back(3);
    ilist.push_back(4);                         // 4 2 3 3 4
    ilist.unique();                             // 4 2 3 4
    /// 3.6清空所有元素
    ilist.clear();                              // empty

    /// 4.访问元素
    ilist.push_back(1);
    ilist.push_back(2);
    ilist.push_back(4);
    /// 4.1访问头部元素
    ilist.front();                              // 1
    /// 4.2访问尾部元素
    ilist.back();                               // 4

    /// 5.其他
    /// 5.1容器尺寸
    ilist.size();                               // 3
    /// 5.2容器最大尺寸
    ilist.max_size();                           // 768614336404564650
    /// 5.3容器是否为空
    ilist.empty();                              // 0
    /// 5.4容器拼接
    ILIST oilist;
    oilist.push_back(3);
    ilitr = find(ilist.begin(),ilist.end(),4);
    ilist.splice(ilitr,oilist);                 // 1 2 3 4
    /// 5.5容器合并
    oilist.push_back(12);
    oilist.push_back(6);
    oilist.push_back(9);
    oilist.sort();
    /// 两个lists的内容都必须先经过递增排序
    ilist.merge(oilist);                        // 1 2 3 4 6 9 12
    /// 5.6容器内容逆向重置
    ilist.reverse();                            // 12 9 6 4 3 2 1

    return 0;
}

4.参考文献

　　本文内容摘录于《STL源码剖析》