【C++顺序容器】forward_list的成员函数和非成员函数

目录

forward_list

1. forward_list的成员函数

1.1 构造、析构和赋值运算符重载

1.1.1 构造函数

1.1.2 析构函数

1.1.3 赋值运算符重载

1.2 迭代器

1.3 容量

1.4 元素访问

1.4.1 遍历方法

1.5 修改器

1.6 操作

1.7 观察者

2. forward_list的非成员函数

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forward_list

forward_list是序列容器，允许在序列的任何位置进行定时插入和删除操作。

forward_list是作为单链表实现的；单链表可以将其包含的每个元素存储在不同的、不相关的存储位置。单链表可以将其包含的每个元素存储在不同的相关存储位置中，通过将每个元素链接到序列中的下一个元素来保持排序。

forward_list容器和list容器在设计上的主要区别在于，前者只在内部保留一个指向下一个元素的链接，而后者则为每个元素保留两个链接：一个指向下一个元素，一个指向上一个元素，这样就可以在两个方向上高效地迭代，但每个元素会消耗额外的存储空间，而且插入和移除元素的时间开销会稍高一些。

与其他基本的标准序列容器（array、vector和deque）相比，forward_list在插入、提取和移动容器内任意位置的元素方面通常表现更好，因此在密集使用这些元素的算法（如排序算法）中也表现更好。

与这些其他序列容器相比，forward_list和list的主要缺点是它们不能通过元素的位置直接访问元素；例如，要访问forward_list中的第6个元素，就必须从开头迭代到该位置，这需要的时间与它们之间的距离成线性关系。它们还需要消耗一些额外的内存来保存与每个元素相关的链接信息（这对于由小尺寸元素组成的大列表来说可能是一个重要因素）。

forward_list类模板的设计考虑到了效率：事实上，它是唯一一个出于效率考虑而故意缺少size成员函数的标准容器：由于其作为链表的性质，如果size成员需要恒定的时间，那么它就需要为其大小保留一个内部计数器（就像list那样）。这将消耗一些额外的存储空间，并使插入和删除操作的效率略低。要获得一个forward_list对象的大小，可以使用距离算法来计算它的begin和end，这是一个需要线性时间的操作。

使用forward_list类型要包含forward_list头文件；forward_list定义在命名空间std中。

1. forward_list的成员函数

1.1 构造、析构和赋值运算符重载

1.1.1 构造函数

重载函数	功能
default	构造空的forward_list类对象
fill	用n个val来构造
range	用迭代器区间[first,last)中的元素顺序构造
copy	构造一个x的拷贝
move	移动构造函数
initializer list	用初始化列表来构造

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	forward_list fl1;//default
	for (auto e : fl1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//空

	forward_list fl2(10, 1);//fill
	for (auto e : fl2)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

	string s("hello world");
	forward_list fl3(s.begin() + 3, --s.end());//range
	for (auto e : fl3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//l o   w o r l

	forward_list fl4(fl3);//copy
	//等价于forward_list fl4 = fl3;
	for (auto e : fl4)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//l o   w o r l

	forward_list fl5{ 2,4,6,8 };//initializer list
	//等价于forward_list fl5 = { 2,4,6,8 };
	for (auto e : fl5)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//2 4 6 8

	return 0;
}

1.1.2 析构函数

1.1.3 赋值运算符重载

1.2 迭代器

函数	功能
before_begin	before_begin返回一个迭代器，指向forward_list对象的第一个元素的前一个位置
begin & end	begin返回一个迭代器，指向forward_list对象的第一个元素 end返回一个迭代器，指向forward_list对象的最后一个元素的下一个位置
cbefore_begin	cbefore_begin返回一个const迭代器，指向forward_list对象的第一个元素的前一个位置
cbegin & cend	cbegin返回一个const迭代器，指向forward_list对象的第一个元素 cend返回一个const迭代器，指向forward_list对象的最后一个元素的下一个位置

before_begin&begin&end返回的迭代器指向：

const_iterator是一个指向const内容的迭代器。迭代器本身可以修改，但是它不能被用来修改它所指向的内容。

before_begin&begin&end和cbefore_begin&cbegin&cend的不同：

• before_begin&begin&end的返回类型由对象是否是常量来决定。如果不是常量，返回iterator；如果是常量，返回const_iterator。
• cbefore_begin&cbegin&cend的返回类型是const_iterator，不管对象本身是否是常量。

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	forward_list fl{ 4,5,6,7 };
	fl.insert_after(fl.before_begin(), 3);
	for (auto e : fl)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//3 4 5 6 7

	forward_list::iterator it = fl.begin();
	while (it != fl.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	//3 4 5 6 7

	return 0;
}

1.3 容量

函数	功能
empty	检测forward_list是否为空，是返回true，否则返回false
max_size	返回forward_list所能容纳的最大元素数

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	forward_list fl{ 4,5,6,7 };

	if (fl.empty())
		cout << "forward_list为空" << endl;
	else
		cout << "forward_list不为空" << endl;
	//forward_list不为空

	cout << fl.max_size() << endl;//536870911

	return 0;
}

1.4 元素访问

函数	功能
front	返回forward_list中第一个元素的引用

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	forward_list fl{ 4,5,6,7 };

	cout << fl.front() << endl;//4

	return 0;
}

1.4.1 遍历方法

1.4.1.1 迭代器

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	forward_list fl{ 4,5,6,7 };

	forward_list::iterator it = fl.begin();
	while (it != fl.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	//4 5 6 7

	return 0;
}

1.4.1.2 范围for

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	forward_list fl{ 4,5,6,7 };

	for (auto e : fl)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//4 5 6 7

	return 0;
}

1.5 修改器

函数	功能
assign	给forward_list赋值，替换其当前内容
emplace_front	在开头构建和插入元素
push_front	头插
pop_front	头删
emplace_after	构建和插入元素
insert_after	在position位置之后插入
erase_after	删除position位置之后的元素或范围
swap	交换内容
resize	调整forward_list的大小为n（影响size） ●如果n<当前forward_list的大小，多余的元素会被截掉 ●如果n>当前forward_list的大小，则：   1）如果没有指定填充元素，则在最后插入尽可能多的元素以达到n的大小   2）如果指定了填充元素val，则多出的空间用val填充 ●如果n也>当前forward_list的容量，则会自动重新分配存储空间
clear	清空内容

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	forward_list fl1{ 4,5,6,7 };

	fl1.assign({ 1,2,3,4,5,6 });
	for (auto e : fl1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//1 2 3 4 5 6

	fl1.push_front(0);
	for (auto e : fl1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//0 1 2 3 4 5 6

	fl1.pop_front();
	for (auto e : fl1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//1 2 3 4 5 6

	fl1.insert_after(fl1.before_begin(), 0);
	for (auto e : fl1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//0 1 2 3 4 5 6

	fl1.erase_after(fl1.begin());
	for (auto e : fl1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//0 2 3 4 5 6

	forward_list fl2{ 4,5,6,7,8,9,10 };

	fl1.swap(fl2);
	for (auto e : fl1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//4 5 6 7 8 9 10

	fl1.resize(12, 5);
	for (auto e : fl1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	//4 5 6 7 8 9 10 5 5 5 5 5

	fl1.clear();
	if (fl1.empty())
		cout << "fl1被清空" << endl;
	else
		cout << "fl1没被清空" << endl;
	//fl1被清空

	return 0;
}

1.6 操作

函数	功能
splice_after	将元素从x转移到容器中，在position位置之后插入
remove	移除具有特定值的元素
remove_if	删除满足条件的元素
unique	去重
merge	合并有序列表
sort	排序
reverse	反转元素的顺序

1.7 观察者

函数	功能
get_allocator	获取空间配置器

2. forward_list的非成员函数

函数	功能
relational operators	关系运算符重载
swap	交换内容