【C++】一篇文章带你深入了解list

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目录

  • 一、list的介绍
  • 二、 标准库中的list类
    • 2.1 list的常见接口说明
      • 2.1.1 list对象的常见构造
        • 2.1.1.1 [无参构造函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/list/)
        • 2.1.1.2 [有参构造函数(构造并初始化n个val)](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/list/)
        • 2.1.1.3 [有参构造函数(使用迭代器进行初始化构造)](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/list/)
        • 2.1.1.4 [拷贝构造函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/list/)
      • 2.1.2 list iterator的使用
        • 2.1.2.1 [begin()](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/begin/) + [end()](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/end/)
        • 2.1.2.2 [rbegin()](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/rbegin/) + [rend()](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/rend/)
      • 2.1.3 list对象的容量操作
        • 2.1.3.1 [empty()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/empty/)
        • 2.1.3.2 [size()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/size/)
      • 2.1.4 list对象的增删查改及访问
        • 2.1.4.1 [push_front()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/push_front/)
        • 2.1.4.2 [pop_front()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/pop_front/)
        • 2.1.4.3 [push_back()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/push_back/)
        • 2.1.4.4 [pop_back()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/pop_back/)
        • 2.1.4.5 [insert()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/insert/)
        • 2.1.4.6 [erase()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/erase/)
        • 2.1.4.7 [swap()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/swap/)
        • 2.1.4.8 [clear()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/clear/)
        • 2.1.4.9 [front()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/front/) + [back()函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/list/list/back/)
      • 2.1.5 list的迭代器失效
  • 三、list的模拟实现
    • 3.1 list 节点类的实现
    • 3.2 list 中默认成员函数的实现
    • 3.3 list 中 size、empty 和 swap 函数的实现
    • 3.4 list 中 迭代器类 的实现
    • 3.5 list 中 迭代器 、 范围构造函数 和 clear 函数 的实现
    • 3.6 list 中 insert 和 erase 的实现
    • 3.7 list 中 push_back、pop_back、push_front 和 pop_front 函数的实现
    • 3.8 list 中 反向迭代器类 和 反向迭代器 的实现
    • 3.9 list 实现汇总及函数测试
  • 四、 list 与 vector 的对比
  • 结尾

一、list的介绍

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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)

二、 标准库中的list类

2.1 list的常见接口说明

2.1.1 list对象的常见构造

2.1.1.1 无参构造函数
list();

int main()
{list<int> l;return 0;
}

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2.1.1.2 有参构造函数(构造并初始化n个val)
list (size_type n, const value_type& val = value_type());

int main()
{list<int> l(5, 4);return 0;
}

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2.1.1.3 有参构造函数(使用迭代器进行初始化构造)
template <class InputIterator>list (InputIterator first, InputIterator last);

int main()
{string s("Love");list<int> l(s.begin(), s.end());return 0;
}

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2.1.1.4 拷贝构造函数
list (const list& x);

int main()
{list<int> l1(5,6);list<int> l2(l1);return 0;
}

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2.1.2 list iterator的使用

2.1.2.1 begin() + end()
	  iterator begin();
const_iterator begin() const;
获取第一个数据位置的iterator/const_iteratoriterator end();
const_iterator end() const;
获取最后一个数据的下一个位置的iterator/const_iterator

int main()
{list<int> l;for (int i = 0; i < 10; i++){l.push_back(i);}list<int>::iterator it = l.begin();while (it != l.end()){cout << *it << ' ';++it;}cout << endl;return 0;
}

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2.1.2.2 rbegin() + rend()
	  reverse_iterator rbegin();
const_reverse_iterator rbegin() const;
获取最后一个数据位置的reverse_iterator/const_reverse_iterator reverse_iterator rend();
const_reverse_iterator rend() const;
获取第一个数据前一个位置的reverse_iterator/const_reverse_iterator 

int main()
{list<int> l;for (int i = 0; i < 10; i++){l.push_back(i);}list<int>::reverse_iterator it = l.rbegin();while (it != l.rend()){cout << *it << ' ';++it;}cout << endl;return 0;
}

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注意：

  1. begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动
  2. rbegin与rend为反向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向前移动

2.1.3 list对象的容量操作

2.1.3.1 empty()函数
bool empty() const;         判断是否为空

int main()
{list<int> l;cout << l.empty() << endl;l.push_back(1);cout << l.empty() << endl;return 0;
}

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2.1.3.2 size()函数
size_type size() const;      获取数据个数

int main()
{list<int> l;cout << l.size() << endl;for (int i = 0; i < 10; i++){l.push_back(i);}cout << l.size() << endl;return 0;
}

2.1.4 list对象的增删查改及访问

2.1.4.1 push_front()函数
void push_front (const value_type& val);  头插

int main()
{list<int> l;l.push_front(1);l.push_front(2);l.push_front(3);l.push_front(4);for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;return 0;
}

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2.1.4.2 pop_front()函数
void pop_front();  头删

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2.1.4.3 push_back()函数
void push_back (const value_type& val);   尾插

int main()
{list<int> l;l.push_back(1);l.push_back(2);l.push_back(3);l.push_back(4);for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;return 0;
}

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2.1.4.4 pop_back()函数
void pop_back();  尾删

int main()
{list<int> l;l.push_back(1);l.push_back(2);l.push_back(3);l.push_back(4);for (auto e : l){	cout << e << ' ';	}cout << endl;l.pop_back();for (auto e : l){	cout << e << ' ';	}cout << endl;return 0;
}

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2.1.4.5 insert()函数
iterator insert (iterator position, const value_type& val);
insert()函数能够在position之前插入val，并返回插入数据位置的 iterator void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val);
insert()函数能够在position之前插入 n 个 val             template <class InputIterator>void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last);
insert()函数能够在position之前插入一段迭代器区间的数据       		

int main()
{list<int> l;string s("Love");l.push_back(1);l.push_back(2);for (auto e : l){	cout << e << ' ';	}cout << endl;// insert()函数能够在position之前插入val，并返回插入数据位置的 iterator cout << *(l.insert(l.begin(), 20)) << endl;for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;// insert()函数能够在position之前插入 n 个 val        l.insert(++l.begin() , 3 ,30);for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;// insert()函数能够在position之前插入一段迭代器区间的数据       		l.insert(++l.begin(), s.begin() , s.end());for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;return 0;
}

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2.1.4.6 erase()函数
iterator erase (iterator position);
erase()函数能够删除在position位的的数据，并返回删除数据后面数据位置的 iteratoriterator erase (iterator first, iterator last);
erase()函数能够删除在迭代器区间 [first,last) 的的数据，并返回删除数据后面数据位置的 iterator             

int main()
{list<int> l;for (int i = 0; i < 10; i++){l.push_back(i);}cout << endl;for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;// erase()函数能够删除在position位的的数据// 并返回删除数据后面数据位置的 iteratorcout << *(l.erase(l.begin())) << endl;for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;// erase()函数能够删除在迭代器区间 [first,last) 的的数据// 并返回删除数据后面数据位置的 iterator        cout << *(l.erase(++l.begin(),--l.end())) << endl;for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;return 0;
}

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2.1.4.7 swap()函数
void swap (list& x);
交换两个list的数据空间

int main()
{list<int> l1(4, 10);list<int> l2(5, 5);for (auto e : l1){	cout << e << ' ';	}cout << endl;for (auto e : l2){	cout << e << ' ';	}cout << endl;l1.swap(l2);for (auto e : l1){	cout << e << ' ';	}cout << endl;for (auto e : l2){	cout << e << ' ';	}cout << endl;return 0;
}

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2.1.4.8 clear()函数
void clear();
清除list中的有效数据

int main()
{list<int> l(4, 10);cout << l.size() << endl;l.clear();cout << l.size() << endl;return 0;
}

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2.1.4.9 front()函数 + back()函数
访问list中的第一个数据reference front();
const_reference front() const;访问list中的最后一个数据reference back();
const_reference back() const;

int main()
{list<int> l;for (int i = 0; i < 10; i++){l.push_back(i);}cout << "front:" << l.front() << endl;cout << "back:" << l.back() << endl;return 0;
}

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2.1.5 list的迭代器失效

前面说过，此处大家可将迭代器暂时理解成类似于指针，迭代器失效即迭代器所指向的节点的无效，即该节点被删除了。因为list的底层结构为带头结点的双向循环链表，因此在list中进行插入时是不会导致list的迭代器失效的，只有在删除时才会失效，并且失效的只是指向被删除节点的迭代器，其他迭代器不会受到影响。

int main()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };list<int> l(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));auto it = l.begin();while (it != l.end()){// erase()函数执行后，it所指向的节点已被删除// 因此it无效，在下一次使用it时，必须先给其赋值l.erase(it);++it;}return 0;
}// 改正
int main()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };list<int> l(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));auto it = l.begin();while (it != l.end()){l.erase(it++); // it = l.erase(it);}
}

三、list的模拟实现

3.1 list 节点类的实现

namespace aj
{// List的节点类template<class T>struct ListNode{ListNode(const T& val = T()):_val(val){}ListNode<T>* _prev = nullptr;ListNode<T>* _next = nullptr;T _val;};
};

3.2 list 中默认成员函数的实现

namespace aj
{//listtemplate<class T>class list{typedef ListNode<T> Node;typedef Node* PNode;public:// List的构造list(){CreateHead();}// 构造并用n个val初始化list(int n, const T& value = T()){CreateHead();while (n--){push_back(value);}}// 链表的拷贝构造// list(const list<T>& l)list(list<T>& l){CreateHead();for (auto e : l){push_back(e);}}list<T>& operator=(const list<T> l){swap(l);return *this;}~list(){clear();delete _head;_head = nullptr;}void swap(list<T>& l){std::swap(_head, l._head);std::swap(_size, l._size);}private:void CreateHead(){_head = new Node();_head->_next = _head;_head->_prev = _head;_size = 0;}PNode _head;    // 头结点int _size;      // 记录链表中节点的个数};
};

3.3 list 中 size、empty 和 swap 函数的实现

namespace aj
{template<class T>class list{typedef ListNode<T> Node;typedef Node* PNode;public:size_t size()const{return size;}bool empty()const{return _head->_next == _head && _head->_prev == _head;}void swap(list<T>& l){std::swap(_head, l._head);std::swap(_size, l._size);}private:void CreateHead(){_head = new Node();_head->_next = _head;_head->_prev = _head;_size = 0;}PNode _head;    // 头结点int _size;      // 记录链表中节点的个数};
};

3.4 list 中 迭代器类 的实现

namespace aj
{//List的迭代器类//template<class T>template<class T, class Ref, class Ptr>struct ListIterator{typedef ListNode<T>* PNode;typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;// 成员变量PNode _pNode;public:// 迭代器的构造函数ListIterator(PNode pNode = nullptr):_pNode(pNode){}Ref operator*(){return _pNode->_val;}Ptr operator->(){return &(_pNode->_val);}Self& operator++(){_pNode = _pNode->_next;return *this;}Self operator++(int){Self tmp(*this);++* this;return tmp;}Self& operator--(){_pNode = _pNode->_prev;return *this;}Self operator--(int){Self tmp(*this);--* this;return tmp;}bool operator!=(const Self& l){return _pNode != l._pNode;}bool operator==(const Self& l){return _pNode == l._pNode;}};
};

3.5 list 中 迭代器 、 范围构造函数 和 clear 函数 的实现

namespace aj
{template<class T>class list{typedef ListNode<T> Node;typedef Node* PNode;public:typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;typedef ListIterator<T, const T&, const T&> const_iterator;template <class Iterator>list(Iterator first, Iterator last){CreateHead();while (first != last){push_back(first._pNode->_val);++first;}}// List Iteratoriterator begin(){// return iterator(_head->_next);return _head->_next;}iterator end(){// return iterator(_head);return _head;}const_iterator begin()const{return _head->_next;}const_iterator end()const{return _head;}void clear(){list<T>::iterator lit = begin();while (lit != end()){lit = erase(lit);}}private:void CreateHead(){_head = new Node();_head->_next = _head;_head->_prev = _head;_size = 0;}PNode _head;    // 头结点int _size;      // 记录链表中节点的个数};
};

3.6 list 中 insert 和 erase 的实现

namespace aj
{template<class T>class list{typedef ListNode<T> Node;typedef Node* PNode;public:typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;typedef ListIterator<T, const T&, const T&> const_iterator;// 在pos位置前插入值为val的节点,返回插入新节点的位置iterator insert(iterator pos, const T& val){// 通过迭代器找到所需的节点指针Node* cur = pos._pNode;Node* prev = cur->_prev;// 创建新的节点Node* newnode = new Node(val);// 节点间相互连接newnode->_prev = prev;prev->_next = newnode;cur->_prev = newnode;newnode->_next = cur;// 节点数量++_size++;//return iterator(newnode);return newnode;}// 删除pos位置的节点，返回该节点的下一个位置iterator erase(iterator pos){assert(_size > 0);// 找到所需要的节点指针Node* cur = pos._pNode;Node* next = cur->_next;Node* prev = cur->_prev;// 节点相互连接next->_prev = prev;prev->_next = next;// 删除节点delete cur;cur = nullptr;// 减少节点数目--_size;// 返回删除节点的下一个位置// return iterator(next);return next;}private:void CreateHead(){_head = new Node();_head->_next = _head;_head->_prev = _head;_size = 0;}PNode _head;    // 头结点int _size;      // 记录链表中节点的个数};
};

3.7 list 中 push_back、pop_back、push_front 和 pop_front 函数的实现

namespace aj
{template<class T>class list{public:typedef ListNode<T> Node;typedef Node* PNode;void push_back(const T& val) { insert(end(), val); }void pop_back() { erase(--end()); }void push_front(const T& val) { insert(begin(), val); }void pop_front() { erase(begin()); }private:PNode _head;    // 头结点int _size;      // 记录链表中节点的个数};
};

3.8 list 中 反向迭代器类 和 反向迭代器 的实现

反向迭代器的++就是正向迭代器的--，反向迭代器的--就是正向迭代器的++，因此反向迭代器的实现可以借助正向迭代器，即：反向迭代器内部可以包含一个正向迭代器，对正向迭代器的接口进行包装即可。

注意:反向迭代器类可以被所有的容器封装成反向迭代器使用。

下面两种反向迭代器的实现虽然不同，但是功能是相同的。反向迭代器类的实现不同，那么对应封装迭代器的时候也要做出相应的改变。

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reverse_iterator.h 反向迭代器非对称版本

#pragma once// 不对称版本
namespace aj
{// 适配器 -- 复用template<class Iterator, class Ref, class Ptr>struct Reverse_iterator{typedef Reverse_iterator<Iterator,Ref,Ptr> Self;Reverse_iterator(const Iterator& it):_it(it){}Ref operator*(){return *_it;}Ptr operator->(){return _it.operator->();}Self& operator++(){--_it;return *this;}Self operator++(int){Self tmp(*this);--_it;return tmp;}Self& operator--(){++_it;return *this;}Self operator--(int){Self tmp(*this);++_it;return tmp;}bool operator!=(const Self& s){return _it != s._it;}bool operator==(const Self& s){return _it == s._it;}Iterator _it;};
}

list.h 反向迭代器非对称版本

#include"reverse_iterator.h"namespace aj
{template<class T>class list{public:typedef ListNode<T> Node;typedef Node* PNode;public:// typedef ListIterator<T> iterator;typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;typedef ListIterator<T, const T&, const T&> const_iterator;typedef Reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;typedef Reverse_iterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;public:// reverse_iterator 不对称版本reverse_iterator rbegin(){// return iterator(_head->_next);return --end();    //这里可以使用--end()也可以使用end()-1，但是没有写operator-()}                      //这里就使用--end()，这里能使用--end()的原因是//end()返回传值返回的自定义类型的临时对象，具有常性，是常量//但是这里有编译器的特殊处理//使得const对象可以调用非const成员函数reverse_iterator rend(){// return iterator(_head);return end();}const_reverse_iterator rbegin()const{return --end();}const_reverse_iterator rend()const{return end();}private:void CreateHead(){_head = new Node();_head->_next = _head;_head->_prev = _head;_size = 0;}PNode _head;    // 头结点int _size;      // 记录链表中节点的个数};
};

reverse_iterator.h 反向迭代器对称版本

#pragma once
// 对称版本
namespace aj
{// 适配器 -- 复用template<class Iterator, class Ref, class Ptr>struct Reverse_iterator{typedef Reverse_iterator<Iterator,Ref,Ptr> Self;Reverse_iterator(const Iterator& it):_it(it){}Ref operator*(){Iterator tmp(_it);return *--tmp;}Ptr operator->(){return --_it.operator->();}Self& operator++(){--_it;return *this;}Self operator++(int){Self tmp(*this);--_it;return tmp;}Self& operator--(){++_it;return *this;}Self operator--(int){Self tmp(*this);++_it;return tmp;}bool operator!=(const Self& s){return _it != s._it;}bool operator==(const Self& s){return _it == s._it;}Iterator _it;};
}

list.h 反向迭代器对称版本

#include"reverse_iterator.h"namespace aj
{template<class T>class list{public:typedef ListNode<T> Node;typedef Node* PNode;public:// typedef ListIterator<T> iterator;typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;typedef ListIterator<T, const T&, const T&> const_iterator;typedef Reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;typedef Reverse_iterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;public:// reverse_iterator 对称版本reverse_iterator rbegin(){// return iterator(_head->_next);return end();}reverse_iterator rend(){// return iterator(_head);return begin();}const_reverse_iterator rbegin()const{return end();}const_reverse_iterator rend()const{return begin();}private:void CreateHead(){_head = new Node();_head->_next = _head;_head->_prev = _head;_size = 0;}PNode _head;    // 头结点int _size;      // 记录链表中节点的个数};
};

3.9 list 实现汇总及函数测试

reverse_iterator.h

#pragma once// 不对称版本
//namespace aj
//{
//	// 适配器 -- 复用
//	template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
//	struct Reverse_iterator
//	{
//		typedef Reverse_iterator<Iterator,Ref,Ptr> Self;
//
//		Reverse_iterator(const Iterator& it)
//			:_it(it)
//		{}
//
//		Ref operator*()
//		{
//			return *_it;
//		}
//
//		Ptr operator->()
//		{
//			return _it.operator->();
//		}
//
//		Self& operator++()
//		{
//			--_it;
//			return *this;
//		}
//
//		Self operator++(int)
//		{
//			Self tmp(*this);
//			--_it;
//			return tmp;
//		}
//
//		Self& operator--()
//		{
//			++_it;
//			return *this;
//		}
//
//		Self operator--(int)
//		{
//			Self tmp(*this);
//			++_it;
//			return tmp;
//		}
//
//		bool operator!=(const Self& s)
//		{
//			return _it != s._it;
//		}
//
//		bool operator==(const Self& s)
//		{
//			return _it == s._it;
//		}
//		Iterator _it;
//	};
//}// 对称版本
namespace aj
{// 适配器 -- 复用template<class Iterator, class Ref, class Ptr>struct Reverse_iterator{typedef Reverse_iterator<Iterator,Ref,Ptr> Self;Reverse_iterator(const Iterator& it):_it(it){}Ref operator*(){Iterator tmp(_it);return *--tmp;}Ptr operator->(){return --_it.operator->();}Self& operator++(){--_it;return *this;}Self operator++(int){Self tmp(*this);--_it;return tmp;}Self& operator--(){++_it;return *this;}Self operator--(int){Self tmp(*this);++_it;return tmp;}bool operator!=(const Self& s){return _it != s._it;}bool operator==(const Self& s){return _it == s._it;}Iterator _it;};
}

list.h

#pragma once#include<iostream>
#include<assert.h>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;#include"reverse_iterator.h"namespace aj
{// List的节点类template<class T>struct ListNode{ListNode(const T& val = T()):_val(val){}ListNode<T>* _prev = nullptr;ListNode<T>* _next = nullptr;T _val;};//List的迭代器类//template<class T>template<class T, class Ref, class Ptr>struct ListIterator{typedef ListNode<T>* PNode;typedef ListIterator<T ,Ref , Ptr> Self;// 成员变量PNode _pNode;// typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;public:// 迭代器的构造函数ListIterator(PNode pNode = nullptr):_pNode(pNode){}Ref operator*(){return _pNode->_val;}Ptr operator->(){return &(_pNode->_val);}Self& operator++(){_pNode = _pNode->_next;return *this;}Self operator++(int){Self tmp(*this);++* this;return tmp;}Self& operator--(){_pNode = _pNode->_prev;return *this;}Self operator--(int){Self tmp(*this);--* this;return tmp;}bool operator!=(const Self& l){return _pNode != l._pNode;}bool operator==(const Self& l){return _pNode == l._pNode;}};//list类template<class T>class list{public:typedef ListNode<T> Node;typedef Node* PNode;public:// typedef ListIterator<T> iterator;typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;typedef ListIterator<T, const T&, const T&> const_iterator;typedef Reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;typedef Reverse_iterator<const_iterator,const T&,const T*> const_reverse_iterator;public:///// List的构造list(){CreateHead();}list(int n, const T& value = T()){CreateHead();while (n--){push_back(value);}}template <class Iterator>list(Iterator first, Iterator last){CreateHead();while (first != last){push_back(first._pNode->_val);++first;}}// 链表的拷贝构造// list(const list<T>& l)list(list<T>& l){CreateHead();for (auto e : l){push_back(e);}}//list<T>& operator=(const list<T> l)list<T>& operator=(list<T> l){swap(l);return *this;}~list(){clear();delete _head;_head = nullptr;}///// List Iteratoriterator begin(){// return iterator(_head->_next);return _head->_next;}iterator end(){// return iterator(_head);return _head;}const_iterator begin()const{return _head->_next;}const_iterator end()const{return _head;} reverse_iterator 不对称版本//reverse_iterator rbegin()//{//    // return iterator(_head->_next);//    return --end();    //这里可以使用--end()也可以使用end()-1，但是没有写operator-()//}                      //这里就使用--end()，这里能使用--end()的原因是//                       //end()返回传值返回的自定义类型的临时对象，具有常性，是常量//                       //但是这里有编译器的特殊处理//                       //使得const对象可以调用非const成员函数//reverse_iterator rend()//{//    // return iterator(_head);//    return end();//}//const_reverse_iterator rbegin()const//{//    return --end();//}//const_reverse_iterator rend()const//{//    return end();//}// reverse_iterator 对称版本reverse_iterator rbegin(){// return iterator(_head->_next);return end();}reverse_iterator rend(){// return iterator(_head);return begin();}const_reverse_iterator rbegin()const{return end();}const_reverse_iterator rend()const{return begin();}///// List Capacitysize_t size()const{return size;}bool empty()const{return _head->_next == _head && _head->_prev == _head;}// List AccessT& front(){assert(_head->_next != _head);return _head->_next->_val;}const T& front()const{assert(_head->_next != _head);return _head->_next->_val;}T& back(){assert(_head->_prev != _head);return _head->_prev->_val;}const T& back()const{assert(_head->_prev != _head);return _head->_prev->_val;}// List Modifyvoid push_back(const T& val) { insert(end(), val); }void pop_back() { erase(--end()); }void push_front(const T& val) { insert(begin(), val); }void pop_front() { erase(begin()); }// 在pos位置前插入值为val的节点,返回插入新节点的位置iterator insert(iterator pos, const T& val){// 通过迭代器找到所需的节点指针Node* cur = pos._pNode;Node* prev = cur->_prev;// 创建新的节点Node* newnode = new Node(val);// 节点间相互连接newnode->_prev = prev;prev->_next = newnode;cur->_prev = newnode;newnode->_next = cur;// 节点数量++_size++;//return iterator(newnode);return newnode;}// 删除pos位置的节点，返回该节点的下一个位置iterator erase(iterator pos){assert(_size > 0);// 找到所需要的节点指针Node* cur = pos._pNode;Node* next = cur->_next;Node* prev = cur->_prev;// 节点相互连接next->_prev = prev;prev->_next = next;// 删除节点delete cur;cur = nullptr;// 减少节点数目--_size;// 返回删除节点的下一个位置// return iterator(next);return next;}void clear(){list<T>::iterator lit = begin();while (lit != end()){lit = erase(lit);}}void swap(list<T>& l){std::swap(_head, l._head);std::swap(_size, l._size);}private:void CreateHead(){_head = new Node();_head->_next = _head;_head->_prev = _head;_size = 0;}PNode _head;    // 头结点int _size;      // 记录链表中节点的个数};struct AA{AA(int a1 = 0 , int a2 = 0):_a1(a1),_a2(a2){}int _a1;int _a2;};//template<class T>//void print_list(const list<T>& l)//{//    // list<T>未实例化的类模板，编译器不能去他里面去找//    // 那么编译器就无法确定这里的//    // const_iterator是静态变量还是内嵌类型//    // 加上typename就相当于告诉编译器这里是内嵌类型//    // 等list<T>初始化后再到类中去取//    typename list<T>::const_iterator it = l.begin();//    while (it != l.end())//    {//        cout << *it << ' ';//        ++it;//    }//    cout << endl;//}template<class Container>void print_container(const Container& l){typename Container::const_iterator it = l.begin();while (it != l.end()){cout << *it << ' ';++it;}cout << endl;}///// 测试无参构造、n个val的构造、迭代器区间构造void test_list1(){list<int> l;l.push_back(1);l.push_back(2);l.push_back(3);l.push_back(4);l.push_back(5);list<int> l1(10, 20);list<int> l2(++l1.begin(), --l1.end());for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;for (auto e : l1){cout << e << ' ';}cout << endl;for (auto e : l2){cout << e << ' ';}cout << endl;}// 测试 insert push_back push_front// 测试 iterator 范围for// 测试 operator !=  operator* void test_list2(){list<int> l;l.push_back(1);l.push_back(2);l.push_back(3);l.push_back(4);l.push_back(5);l.push_front(10);l.push_front(20);list<int>::iterator lit = l.begin();while (lit != l.end()){cout << *lit << ' ';++lit;}cout << endl;for (auto& e : l){e += 10;cout << e << ' ';}cout << endl;}// 测试 erase pop_back pop_frontvoid test_list3(){list<int> l;l.push_back(1);l.push_back(2);l.push_back(3);l.push_back(4);l.push_back(5);for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;l.pop_back();for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;l.pop_front();for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;}// 测试 operator++  operator++(int)// 测试 operator--  operator--(int)void test_list4(){list<int> l;l.push_back(1);l.push_back(2);l.push_back(3);l.push_back(4);l.push_back(5);list<int>::iterator lit1 = l.begin();cout << *(lit1++) << endl;cout << *(++lit1) << endl;list<int>::iterator lit2 = l.end();cout << *(--lit2) << endl;cout << *(lit2--) << endl;cout << endl;}// 测试 operator==  operator!=void test_list5(){list<int> l;l.push_back(1);l.push_back(2);l.push_back(3);l.push_back(4);l.push_back(5);list<int>::iterator lit = l.end();cout << (lit == lit) << endl;cout << (lit != lit) << endl;cout << endl;}void test_list6(){list<int> l;l.push_back(1);l.push_back(2);l.push_back(3);for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;cout << l.front() << ' ' << l.back() << endl;l.pop_back();l.pop_front();for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;cout << l.front() << ' ' << l.back() << endl;l.pop_back();l.pop_front();for (auto e : l){cout << e << ' ';}cout << endl;cout << l.front() << ' ' << l.back() << endl;}// 测试 operator->void test_list7(){list<AA> l1;l1.push_back(AA(1, 1));l1.push_back(AA(2, 2));l1.push_back(AA(3, 3));l1.push_back(AA(4, 4));list<AA>::iterator it = l1.begin();while (it != l1.end()){cout << it->_a1 << ' ' << it->_a2 << endl;++it;}}// 测试拷贝构造和赋值重载  void test_list8                                                                      (){list<int> l1;l1.push_back(1);l1.push_back(2);l1.push_back(3);l1.push_back(4);// 拷贝构造l2list<int> l2(l1);// 输出l1和l2的值for (auto e : l1){cout << e << ' ';}cout << endl;for (auto e : l2){cout << e << ' ';}cout << endl;// l2中的值都*10，并输出for (auto& e : l2){e *= 10;cout << e << ' ';}cout << endl;// 将l2赋值给l1l1 = l2;// 输出l1和l2的值for (auto e : l1){cout << e << ' ';}cout << endl;for (auto e : l2){cout << e << ' ';}cout << endl;}// 测试print_containervoid test_list9(){list<int> l1;l1.push_back(1);l1.push_back(2);l1.push_back(3);l1.push_back(4);print_container(l1);list<string> l2;l2.push_back("1111111111111111111");l2.push_back("2222222222222222222");l2.push_back("3333333333333333333");l2.push_back("4444444444444444444");print_container(l2);vector<string> v;v.push_back("1111111111111111111");v.push_back("2222222222222222222");v.push_back("3333333333333333333");v.push_back("4444444444444444444");print_container(v);}void test_list10(){list<int> l1;l1.push_back(1);l1.push_back(2);l1.push_back(3);l1.push_back(4);list<int>::reverse_iterator it = l1.rbegin();while (it != l1.rend()){cout << *it << ' ';++it;}cout << endl;}
};

四、 list 与 vector 的对比

vector与list都是STL中非常重要的序列式容器，由于两个容器的底层结构不同，导致其特性以及应用场景不同，其主要不同如下：

vectorlist
底层结构动态顺序表，一段连续空间带头结点的双向循环链
访问支持随机访问，访问某个元素的效率O(1)不支持随机访问，访问某个元素的效率为O(N)
插入和删除头部和中部的插入效率低，因为需要移动大量数据，效率为O(N)，尾插和尾删的效率高，效率为O(1) 。插入时有可能需要增容，增容：开辟新空间，拷贝元素，释放旧空间，导致效率更低任意位置的插入和删除效率高，不需要移动数据，效率为O(N)
空间利用率底层为连续空间，不容易造成内存碎片，空间利用率高，缓存利用率高底层节点动态开辟，小节点容易造成内存碎片，空间利用率低，缓存利用率低
迭 代 器 失 效在插入元素时，要给所有的迭代器重新赋值，因为插入元素有可能会导致重新扩容，致使原来迭代器失效，删除时，当前迭代器需要重新赋值否则会失效插入元素不会导致迭代器失效，删除元素时，只会导致当前迭代器失效，其他迭代器不受影响
使 用 场 景需要高效存储，支持随机访问，不关心插入删除效率大量插入和删除操作，不关心随机访问

结尾

如果有什么建议和疑问，或是有什么错误，大家可以在评论区中提出。
希望大家以后也能和我一起进步！！🌹🌹
如果这篇文章对你有用的话，希望大家给一个三连支持一下！！🌹🌹
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