单向链表和C++ std::forward_list详解
文章目录
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- 1. 单向链表和std::forward_list
- 2. forward_list的用法
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- 2.1 forward_list的定义和声明
- 2.2 成员函数
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- 2.2.1 基本函数
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- 构造函数
- 析构函数
- operator=
- assign
- get_allocator
- 2.2.2 元素访问
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- front
- 2.2.3 迭代器
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- begin、end和cbegin、cend
- before_begin, cbefore_begin
- 2.2.4 容量
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- empty
- max_size
- 2.2.5 修改器
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- clear
- insert_after
- emplace_after
- earse_after
- push_front
- emplace_front
- pop_front
- resize
- swap
- 2.2.6 操作
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- merge
- splice_after
- remove、remove_if
- reverse
- unique
- sort
- 2.3 非成员函数
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- operator==,!=,<,<=,>,>=,<=>(std::forward_list)
- std::swap(std::forward_list)
- std::erase, std::erase_if (std::forward_list)
- 3. 总结
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- forward_list容器的优势和劣势：
- forward_list容器与list的区别
1. 单向链表和std::forward_list
上一章我们介绍了双向链表和C++容器库中提供的std::list容器，与之对应的就是单向链表，顾名思义，单向链表只记录下一个元素的位置，只能朝一个方向遍历元素。C++11从开始提供了std::forward_list（前向列表）来实现单向链表。std::forward_list在插入、删除和移动操作（例如排序）中比其他容器更有用，并且允许时间常数内插入和删除元素。
std::forward_list与std::list不同的是：std::forward_list仅跟踪下一个元素的位置，而std::list同时跟踪下一个和上一个元素，从而增加了存储每个元素所需的存储空间。std::forward_list的缺点是它不能向后迭代，也不能直接访问其各个元素。
2. forward_list的用法
2.1 forward_list的定义和声明
std::forward_list在头文件
template<
class T,
class Allocator = std::allocator<T>
> class forward_list; //C++11 起
namespace pmr {
template <class T>
using forward_list = std::forward_list<T, std::pmr::polymorphic_allocator<T>>; //C++17 起
}
其中，参数T为容器要存储的元素类型，对于T需要满足：
- 要求元素类型是完整类型并满足可擦除。（C++17 前）。
- 要求元素类型是完整类型并满足可擦除，但许多成员函数附带了更严格的要求。（C++17 起）。
Allocator为用于获取/释放内存及构造/析构内存中元素的分配器。
2.2 成员函数
2.2.1 基本函数
构造函数
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功能描述
- 创建forward_list容器。
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函数原型
//默认构造函数。构造拥有默认构造的分配器的空容器。 forward_list(); //构造拥有给定分配器 alloc 的空容器。 explicit forward_list( const Allocator& alloc ); //构造拥有 count 个有值 value 的元素的容器。 forward_list( size_type count, const T& value, const Allocator& alloc = Allocator()); //C++11 起 //构造拥有 count 个 默认插入的 T 实例的容器。不进行复制。 explicit forward_list( size_type count ); //C++11 起, C++14 前 explicit forward_list( size_type count, const Allocator& alloc = Allocator() ); //C++14 起 //构造拥有范围 [first, last) 内容的容器。 template< class InputIt > forward_list( InputIt first, InputIt last, const Allocator& alloc = Allocator() ); //C++11 起 //复制构造函数。构造拥有 other 内容的容器。 forward_list( const forward_list& other ); //C++11 起 //构造拥有 other 内容的容器，以 alloc 为分配器。 forward_list( const forward_list& other, const Allocator& alloc ); //C++11 起 //移动构造函数。用移动语义构造拥有 other 内容的容器。分配器通过属于 other 的分配器移动构造获得。 forward_list( forward_list&& other ); //C++11 起 //有分配器扩展的移动构造函数。以 alloc 为新容器的分配器，从 other 移动内容；如果 alloc != other.get_allocator() ，那么它会导致逐元素移动。 forward_list( forward_list&& other, const Allocator& alloc ); //C++11 起 //构造拥有初始化器列表 init 内容的容器。 forward_list( std::initializer_list<T> init, const Allocator& alloc = Allocator() ); //C++11 起 //构造拥有范围 rg 内容的容器。 template< container-compatible-range<T> R > forward_list( std::from_range_t, R&& rg, const Allocator& alloc = Allocator() ); //C++23 起 -
示例
// C++11 初始化器列表语法： std::forward_list<std::string> words1 {"the", "frogurt", "is", "also", "cursed"}; std::cout << "words1: " << words1 << '\n'; // words2 == words1 std::forward_list<std::string> words2(words1.begin(), words1.end()); std::cout << "words2: " << words2 << '\n'; // words3 == words1 std::forward_list<std::string> words3(words1); std::cout << "words3: " << words3 << '\n'; // words4 是 {"Mo", "Mo", "Mo", "Mo", "Mo"} std::forward_list<std::string> words4(5, "Mo"); std::cout << "words4: " << words4 << '\n'; /**************打印结果****************** words1: [the, frogurt, is, also, cursed] words2: [the, frogurt, is, also, cursed] words3: [the, frogurt, is, also, cursed] words4: [Mo, Mo, Mo, Mo, Mo] ***************************************/
析构函数
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功能描述
- 销毁
forward_list。调用元素的析构函数，然后解分配所用的存储。注意，若元素是指针，则不销毁所指向的对象。
- 销毁
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函数原型
~forward_list(); //C++11 起
operator=
-
功能描述
- 用于赋值给容器。
-
函数原型
//复制赋值运算符。以 other 的副本替换内容。 forward_list& operator=( const forward_list& other ); //C++11 起 //移动赋值运算符。用移动语义以 other 的内容替换内容 //即从 other 移动 other 中的数据到此容器中。 //之后 other 在合法但未指定的状态。 forward_list& operator=( forward_list&& other ); //C++11 起, C++17 前 forward_list& operator=( forward_list&& other ) noexcept(); //C++17 起 //以 initializer_list ilist 所标识者替换内容。 forward_list& operator=( std::initializer_list<T> ilist ); //C++11 起 -
示例
std::forward_list<int> nums1 {3, 1, 4, 6, 5, 9}; std::forward_list<int> nums2; std::forward_list<int> nums3; //从 nums1 复制赋值数据到 nums2 nums2 = nums1; //此时nums2 = {3, 1, 4, 6, 5, 9} //从 nums1 移动赋值数据到 nums3, //修改 nums1 和 nums3 nums3 = std::move(nums1); //此时 nums1 = {}, nums3 = {3, 1, 4, 6, 5, 9} //initializer_list 的复制赋值复制数据给 nums3 nums3 = {1, 2, 3}; //此时nums3 = {1, 2, 3}
assign
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功能描述
- 将值赋给容器，替换容器的内容。
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函数原型
//以 count 份 value 的副本替换内容。 void assign( size_type count, const T& value ); C++11 起 //以范围 [first, last) 中元素的副本替换内容。其中有任何一个迭代器是指向 *this 中的迭代器时行为未定义。 template< class InputIt > void assign( InputIt first, InputIt last ); //C++11 起 //以来自 initializer_list ilist 的元素替换内容。 void assign( std::initializer_list<T> ilist ); //C++11 起 -
示例
std::forward_list<char> c; c.assign(5, 'a');//此时c = {'a', 'a', 'a', 'a', 'a'} const std::string str(6, 'b'); c.assign(str.begin(), str.end());//此时c = {'b', 'b', 'b', 'b', 'b', 'b'} c.assign({'C', '+', '+', '1', '1'});//此时c = {'C', '+', '+', '1', '1'}
get_allocator
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功能描述
- 返回相关的分配器。
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函数原型
//返回值：与容器关联的分配器。
allocator_type get_allocator() const noexcept; //C++11 起
2.2.2 元素访问
front
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功能描述
- 访问容器的第一个元素，其返回值为容器首元素的引用。
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函数原型
reference front(); //C++11 起 const_reference front() const; //C++11 起注：在空容器上对
front的调用是未定义的。
2.2.3 迭代器
begin、end和cbegin、cend
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功能描述
- begin和cbegin返回指向forward_list首元素的迭代器，
- end和cend返回指向forward_list末元素后一元素的迭代器。
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函数原型
iterator begin() noexcept; //C++11 起 const_iterator begin() const noexcept; //C++11 起 const_iterator cbegin() const noexcept; //C++11 起 iterator end() noexcept; //C++11 起 const_iterator end() const noexcept; //C++11 起 const_iterator cend() const noexcept; //C++11 起如果forward_list为空，则返回的迭代器将等于end或cend。end和cend指向forward_list末元素后一元素的迭代器，该元素的表现为占位符，试图访问它将导致未定义行为。
before_begin, cbefore_begin
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功能描述
- 返回指向第一个元素之前迭代器。此元素表现为占位符，试图访问它会导致未定义行为。
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函数原型
iterator before_begin() noexcept; //C++11 起 const_iterator before_begin() const noexcept; //C++11 起 const_iterator cbefore_begin() const noexcept; //C++11 起
2.2.4 容量
empty
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功能描述
- 检查容器是否为空，若为空则返回true，否则为false。
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函数原型
bool empty() const noexcept; //C++11 起, C++20 前 [[nodiscard]] bool empty() const noexcept; //C++20 起其底层实现就是检查容器是否无元素，即判断是否
begin() == end()。
max_size
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功能描述
- max_size函数返回根据系统或库实现限制的容器可保有的元素最大数量，即对于最大容器的
std::distance(begin(), end())。
- max_size函数返回根据系统或库实现限制的容器可保有的元素最大数量，即对于最大容器的
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函数原型
size_type max_size() const noexcept; //C++11 起注：此值通常反映容器大小上的理论极限，至多为
std::numeric_limits。运行时，可用 RAM 总量可能会限制容器大小到小于::max() max_size()的值。
2.2.5 修改器
clear
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功能描述
- 擦除所有元素，使用
clear()后，再次调用size()，size函数返回0。
- 擦除所有元素，使用
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函数原型
void clear() noexcept; //C++11 起
insert_after
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功能描述
- 在某个元素后插入新元素，在容器中的指定位置后插入元素。
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函数原型
//在 pos 所指向的元素后插入 value //返回值：指向被插入元素的迭代器。 iterator insert_after( const_iterator pos, const T& value ); //C++11 起 iterator insert_after( const_iterator pos, T&& value ); //C++11 起 //在 pos 所指向的元素后插入 value 的 count 个副本 //返回值：指向最后被插入元素的迭代器，或若 count==0 则为 pos 。 iterator insert_after( const_iterator pos, size_type count, const T& value ); //C++11 起 //在 pos 所指向的元素后插入来自范围 [first, last) 的元素。 若 first 与 last 是指向 *this 中的迭代器则行为未定义。 //返回值：指向最后被插入元素的迭代器，或若 first==last 则为 pos 。 template< class InputIt > iterator insert_after( const_iterator pos, InputIt first, InputIt last ); //C++11 起 //插入来自 initializer_list ilist 的元素。 //返回值：指向最后被插入元素的迭代器，或若 ilist 为空则为 pos 。 iterator insert_after( const_iterator pos, std::initializer_list<T> ilist ); //C++11 起 -
示例
std::forward_list<std::string> words{"the", "frogurt", "is", "also", "cursed"}; // words: [the, frogurt, is, also, cursed] auto beginIt = words.begin(); words.insert_after(beginIt, "strawberry"); // words: [the, strawberry, frogurt, is, also, cursed] auto anotherIt = beginIt; ++anotherIt; anotherIt = words.insert_after(anotherIt, 2, "strawberry1"); // words: [the, strawberry, strawberry1, strawberry1, frogurt, is, also, cursed] std::vector<std::string> V = {"apple", "banana", "cherry"}; anotherIt = words.insert_after(anotherIt, V.begin(), V.end()); // words: [the, strawberry, strawberry1, strawberry1, apple, banana, cherry, frogurt, is, also, cursed] words.insert_after(anotherIt, {"jackfruit", "kiwifruit", "lime", "mango"}); // words: [the, strawberry, strawberry, strawberry, apple, banana, cherry, jackfruit, kiwifruit, lime, mango, frogurt, is, also, cursed]
emplace_after
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功能描述
- 在元素后原位构造元素。在容器中的指定位置后插入新元素。原位构造元素，即不进行复制或移动操作。准确地以与提供给函数者相同的参数调用元素的构造函数。没有引用和迭代器会失效。
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函数原型
/*---------------------------------- pos：新元素将构造于其后的迭代器 args：转发给元素构造函数的参数 返回值iterator：指向新元素的迭代器 ------------------------------------*/ template< class... Args > iterator emplace_after( const_iterator pos, Args&&... args ); //C++11 起
earse_after
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功能描述
- 擦除元素后的元素.
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函数原型
//移除 pos 后的元素 //返回值：指向后随被擦除元素的迭代器，或若不存在这种元素则为 end() iterator erase_after( const_iterator pos ); //C++11 起 //移除 first 后 last 前的元素 //返回值：last iterator erase_after( const_iterator first, const_iterator last ); //C++11 起 -
示例
std::forward_list<int> l = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }; //l.erase( l.begin() ); // 错误：没有名为erase的成员函数 l.erase_after( l.before_begin() ); // 移除首元素 for( auto n : l ) std::cout << n << " "; std::cout << '\n'; //2 3 4 5 6 7 8 9 auto fi= std::next( l.begin() ); auto la= std::next( fi, 3 ); l.erase_after( fi, la ); for( auto n : l ) std::cout << n << " "; std::cout << '\n'; //2 3 6 7 8 9
push_front
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功能描述
- 插入元素到容器起始。前附给定元素
value到容器起始。没有引用和迭代器会失效。
- 插入元素到容器起始。前附给定元素
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函数原型
void push_front( const T& value ); //C++11 起 void push_front( T&& value ); //C++11 起
emplace_front
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功能描述
- 在容器头部原位构造元素。插入新元素到容器起始。
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函数原型
template< class... Args > void emplace_front( Args&&... args ); //C++11 起, C++17 前 template< class... Args > reference emplace_front( Args&&... args ); //C++17 起
pop_front
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功能描述
- 移除容器首元素。若容器中无元素，则行为未定义。指向被擦除元素的迭代器和引用会失效。
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函数原型
void pop_front(); //C++11 起
resize
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功能描述
- 改变容器中可存储元素的个数。
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函数原型
//重设容器大小以容纳 count 个元素，在 count == size() 时不做任何事。 //如果当前大小大于 count，那么减小容器到它的开头 count 个元素。 //如果当前大小小于 count，那么后附额外的默认插入的元素 void resize( size_type count ); //重设容器大小以容纳 count 个元素，在 count == size() 时不做任何事。 //如果当前大小大于 count，那么减小容器到它的开头 count 个元素。 //如果当前大小小于 count，那么后附额外的 value 的副本 void resize( size_type count, const value_type& value );
swap
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功能描述
- 交换内容。
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函数原型
void swap( forward_list& other ); //C++11 起, C++17 前 void swap( forward_list& other ) noexcept(); //C++17 起将内容与 other 的交换。不在单独的元素上调用任何移动、复制或交换操作。所有迭代器和引用保持有效。在操作后，未指明保有此容器中 end() 值的迭代器指代此容器还是另一容器。
2.2.6 操作
merge
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功能描述
- 合并二个已排序列表。
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函数原型
//用 operator< 比较元素 void merge( forward_list& other ); //C++11 起 void merge( forward_list&& other ); //C++11 起 //用给定的比较函数 comp template < class Compare > void merge( forward_list& other, Compare comp ); //C++11 起 template < class Compare > void merge( forward_list&& other, Compare comp ); //C++11 起如果 other 与 *this 指代同一对象，那么什么也不做。否则，将两个已排序链表归并为一个。链表应以升序排序。不复制元素，并且在操作后容器 other 会变为空。不会无效化任何引用或迭代器，但被移动元素的迭代器现在指代到 *this 中，而不是到 other 中。
注：对于两个链表中的等价元素，来自 *this 的元素始终在来自 other 的元素之前，并且 *this 和 other 的等价元素顺序不更改。如果 get_allocator() != other.get_allocator()，那么行为未定义。
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示例
std::forward_list<int> list1 = {5, 9, 1, 3, 3}; std::forward_list<int> list2 = {8, 7, 2, 3, 4, 4}; list1.sort(); // 1 3 3 5 9 list2.sort(); // 2 3 4 4 7 8 list1.merge(list2); // 1 2 3 3 3 4 4 5 7 8 9
splice_after
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功能描述
- 从另一
forward_list移动元素。
- 从另一
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函数原型
/*《参数说明》 pos - 指向将插入内容到其后的元素的迭代器 other - 移动内容来源的另一容器 it - 指向从 other 移动到 *this 的元素的迭代器的前趋迭代器 first, last - 从 other 移动到 *this 的元素范围 */ /*从 other 移动所有元素到 *this 。元素被插入到 pos 所指向的元素后。 操作后 other 变为空。若 other 与 *this 指代同一对象则行为未定义。*/ void splice_after( const_iterator pos, forward_list& other ); //C++11 起 void splice_after( const_iterator pos, forward_list&& other ); //C++11 起 /* 从 other 移动后随 it 的迭代器所指向的元素到 *this 。 元素被插入到 pos 所指向的元素后，若 pos == it 或若 pos == ++it 则无效果。*/ void splice_after( const_iterator pos, forward_list& other, const_iterator it ); //C++11 起 void splice_after( const_iterator pos, forward_list&& other, const_iterator it ); //C++11 起 /*从 other 移动范围 (first, last) 中的元素到 *this 。 元素被插入到 pos 所指向的元素后。不移动 first 所指向的元素。若 pos 是范围 (first,last) 中的元素则行为未定义。*/ void splice_after( const_iterator pos, forward_list& other, const_iterator first, const_iterator last ); //C++11 起 void splice_after( const_iterator pos, forward_list&& other, const_iterator first, const_iterator last ); //C++11 起不复制元素。
pos必须是指向 *this 中的可解引用迭代器或before_begin()迭代器（特别是end()不是pos的合法参数值）。若get_allocator() != other.get_allocator()则行为未定义。没有迭代器或引用被非法化，指向被移动的元素的迭代器现在指代到*this中，而非other中。 -
示例
std::forward_list<int> l1 = {1, 2, 3, 4, 5}; std::forward_list<int> l2 = {10, 11, 12}; l2.splice_after(l2.cbegin(), l1, l1.cbegin(), l1.cend()); // 不等价于 l2.splice_after(l2.cbegin(), l1); for (int n : l1) std::cout << n << ' '; std::cout << '\n'; // 1 for (int n : l2) std::cout << n << ' '; std::cout << '\n'; //10 2 3 4 5 11 12
remove、remove_if
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功能描述
- 移除满足特定标准的元素。
-
函数原型
//移除所有等于 value 的元素 void remove( const T& value ); //C++11 起，C++20 前 size_type remove( const T& value ); //C++20 起 //移除所有谓词 p 对它返回 true 的元素 template< class UnaryPredicate > void remove_if( UnaryPredicate p ); //C++11 起，C++20 前 template< class UnaryPredicate > size_type remove_if( UnaryPredicate p ); //C++20 起 -
示例
std::forward_list<int> l = { 1,100,2,3,10,1,11,-1,12 }; l.remove(1); // 移除两个等于 1 的元素 l.remove_if([](int n){ return n > 10; }); // 移除全部大于 10 的元素 for (int n : l) { std::cout << n << ' '; } std::cout << '\n'; //2 3 10 -1
reverse
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功能描述
- 将该链表的所有元素的顺序反转。逆转容器中的元素顺序。不非法化任何引用或迭代器。
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函数原型
void reverse() noexcept; //C++11 起 -
示例
std::forward_list<int> list = { 8,7,5,9,0,1,3,2,6,4 }; list.reverse(); //4 6 2 3 1 0 9 5 7 8
unique
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功能描述
- 删除连续的重复元素。从容器移除所有相继的重复元素。只留下相等元素组中的第一个元素。若选择的比较器不建立等价关系则行为未定义。
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函数原型
//用 operator== 比较元素。 void unique(); //C++11 起, C++20 前 //用二元谓词 p 比较元素。 template< class BinaryPredicate > void unique( BinaryPredicate p ); //C++11 起, C++20 前 template< class BinaryPredicate > size_type unique( BinaryPredicate p ); //C++20 起 -
示例
std::forward_list<int> c = {1, 2, 2, 3, 3, 2, 1, 1, 2}; c.unique(); // 1 2 3 2 1 2 c = {1, 2, 12, 23, 3, 2, 51, 1, 2}; c.unique([mod = 10](int x, int y) { return (x % mod) == (y % mod); }); // 1 2 23 2 51 2
sort
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功能描述
- 对元素进行排序。以升序排序元素。保持相等元素的顺序。
-
函数原型
//用 operator< 比较元素 void sort(); //C++11 起 //用给定的比较函数 comp, 在第一参数小于（即先序于）第二参数时返回 true。 template< class Compare > void sort( Compare comp ); //C++11 起 -
示例
std::forward_list<int> list = {8, 7, 5, 9, 0, 1, 3, 2, 6, 4}; list.sort(); // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 list.sort(std::greater<int>()); // 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 list = {1, 2, 14, 25, 3, 22}; // 按照元素个位数的大小进行排序 list.sort([mod = 10](int x, int y) { return (x % mod) < (y % mod); }); // 1 2 22 3 14 25
2.3 非成员函数
operator==,!=,<,<=,>,>=,<=>(std::forward_list)
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功能描述
- 按照字典顺序比较 forward_list 中的值。
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函数声明
//1. == //返回值：在 forward_list 内容相等时返回 true，否则返回 false template< class T, class Alloc > bool operator==( const std::forward_list<T, Alloc>& lhs, const std::forward_list<T, Alloc>& rhs ); //2. != //返回值：在 forward_list 内容不相等时返回 true，否则返回 false template< class T, class Alloc > bool operator!=( const std::forward_list<T, Alloc>& lhs, const std::forward_list<T, Alloc>& rhs ); //C++20 前 //3. < //返回值：在 lhs 的内容按字典序小于 rhs 的内容时返回 true，否则返回 false template< class T, class Alloc > bool operator<( const std::forward_list<T, Alloc>& lhs, const std::forward_list<T, Alloc>& rhs ); //C++20 前 //4. <= //返回值：在 lhs 的内容按字典序小于或等于 rhs 的内容时返回 true，否则返回 false template< class T, class Alloc > bool operator<=( const std::forward_list<T, Alloc>& lhs, const std::forward_list<T, Alloc>& rhs ); //C++20 前 //5. > //返回值：在 lhs 的内容按字典序大于 rhs 的内容时返回 true，否则返回 false template< class T, class Alloc > bool operator>( const std::forward_list<T, Alloc>& lhs, const std::forward_list<T, Alloc>& rhs ); //C++20 前 //6. >= //返回值：在 lhs 的内容按字典序大于或等于 rhs 的内容时返回 true，否则返回 false template< class T, class Alloc > bool operator>=( const std::forward_list<T, Alloc>& lhs, const std::forward_list<T, Alloc>& rhs ); //C++20 前 //7. <=> //返回值：lhs 与 rhs 中的首对不等价元素的相对顺序，如果有这种元素；否则是 lhs.size() <=> rhs.size()。 template< class T, class Alloc > operator<=>( const std::forward_list<T, Alloc>& lhs, const std::forward_list<T, Alloc>& rhs ); //C++20 起-
1,2中会检查 lhs 与 rhs 的内容是否相等，即它们是否拥有相同数量的元素且 lhs 中每个元素与 rhs 的同位置元素比较相等。
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3-6中按照字典比较lhs和rhs的内容，其内部等价于调用
std::lexicographical_compare函数进行比较。 -
7中也是按字典序比较lhs和rhs的内容。其内部等价于调用
std::lexicographical_compare_three_way进行比较。返回类型同合成三路比较的结果类型。其逻辑大致如下：lhs < rhs ? std::weak_ordering::less : rhs < lhs ? std::weak_ordering::greater : std::weak_ordering::equivalent //注：通常情况下less对应的是-1，greater对应1，equivalent对应0lhs与rhs中的首对不等价元素的相对顺序，如果有这种元素；否则是
lhs.size() <=> rhs.size()。
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示例
std::forward_list<int> alice{1, 2, 3}; std::forward_list<int> bob{7, 8, 9, 10}; std::forward_list<int> eve{1, 2, 3}; std::cout << std::boolalpha; // 比较不相等的容器 std::cout << "alice == bob returns " << (alice == bob) << '\n'; std::cout << "alice != bob returns " << (alice != bob) << '\n'; std::cout << "alice < bob returns " << (alice < bob) << '\n'; std::cout << "alice <= bob returns " << (alice <= bob) << '\n'; std::cout << "alice > bob returns " << (alice > bob) << '\n'; std::cout << "alice >= bob returns " << (alice >= bob) << '\n'; std::cout << '\n'; // 比较相等的容器 std::cout << "alice == eve returns " << (alice == eve) << '\n'; std::cout << "alice != eve returns " << (alice != eve) << '\n'; std::cout << "alice < eve returns " << (alice < eve) << '\n'; std::cout << "alice <= eve returns " << (alice <= eve) << '\n'; std::cout << "alice > eve returns " << (alice > eve) << '\n'; std::cout << "alice >= eve returns " << (alice >= eve) << '\n';输出结果：
alice == bob returns false alice != bob returns true alice < bob returns true alice <= bob returns true alice > bob returns false alice >= bob returns false alice == eve returns true alice != eve returns false alice < eve returns false alice <= eve returns true alice > eve returns false alice >= eve returns true
std::swap(std::forward_list)
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功能描述
- 为
std::forward_list特化std::swap算法。
- 为
-
函数原型
template< class T, class Alloc > void swap( std::forward_list<T, Alloc>& lhs, std::forward_list<T, Alloc>& rhs ); //C++11 起, C++17 前 template< class T, class Alloc > void swap( std::forward_list<T, Alloc>& lhs, std::forward_list<T, Alloc>& rhs ) noexcept(); //C++17 起交换
lhs与rhs的内容。调用lhs.swap(rhs)。 -
示例
std::forward_list<int> a1{1, 2, 3}, a2{4, 5}; auto it1 = std::next(a1.begin()); //*it1 = 2 auto it2 = std::next(a2.begin()); //*it2 = 5 int &ref1 = a1.front(); // ref1 = 1 int &ref2 = a2.front(); // ref1 = 4 std::cout << *it1 << ' ' << *it2 << ' ' << ref1 << ' ' << ref2 << '\n'; // 打印结果为2 5 1 4 std::swap(a1, a2); // 此时a1 = {4, 5}，a2 = {1, 2, 3} std::cout << *it1 << ' ' << *it2 << ' ' << ref1 << ' ' << ref2 << '\n'; // 打印结果仍为2 5 1 4 /*注： 交换后迭代器与引用保持与原来的元素关联， 例如尽管 'a1' 中值为 2 的元素被移动到 'a2' 中， 原来指向它的 it1 仍指向同一元素。*/
std::erase, std::erase_if (std::forward_list)
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功能描述
- 函数主要用来擦除所有满足特定判别标准的元素。
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函数原型
//从容器中擦除所有比较等于value的元素， //等价于 return c.remove_if([&](auto& elem) { return elem == value; }); template< class T, class Alloc, class U > typename std::forward_list<T, Alloc>::size_type erase(std::forward_list<T, Alloc>& c, const U& value); //C++20 起 //从容器中擦除所有满足pred的元素，pred为应该擦除元素则返回true的一元谓词。 //等价于 return c.remove_if(pred); template< class T, class Alloc, class Pred > typename std::forward_list<T, Alloc>::size_type erase_if(std::forward_list<T, Alloc>& c, Pred pred); //C++20 起返回值为被擦除的元素数。
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示例
std::forward_list<int> c{1, 2, 3, 4, 6}; // 擦除c中的值等于3的元素 auto erased1 = std::erase(c, 3); // erased1 = 1 // 此时c = {1, 2, 4, 6} // 擦除c中的偶数 auto erased2 = std::erase_if(c, [](int n) { return n % 2 == 0; }); // erased2 = 3 // 此时c = {1}
3. 总结
forward_list容器的优势和劣势：
优势
- 采用动态内存分配，不会造成内存浪费和溢出。且使用的内存比list小。
- 重组操作不需要移动/复制元素（适用于存储具有高复制/大分配成本的对象）。
劣势
- 仅在线性时间内随机访问。
- 只能单向遍历。
- 有时候可能会由于内存局部性错误而导致遍历缓慢。
forward_list容器与list的区别
| forward_list | list |
|---|---|
| 使用单向链表实现 | 使用双向链表实现 |
| 消耗相对较少的内存 | 消耗相对更多的内存 |
| 由于每个节点的指针较少，因此插入和移除元素的开销更少，因此性能更好。 | 由于每个节点的指针更多，插入和删除元素的开销更大，因此性能较差。 |
| 正向顺序访问 | 正向和反向顺序访问 |
| 比list更有效。 | 效率低于forward_list表。 |
| 通常用于需要单向顺序访问的情况，例如实现二叉树、哈希表、堆栈等。 | 通常用于需要双向顺序访问的情况，例如在散列中实现链接、图的邻接列表表示等。 |
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