STL库——list（类函数学习）

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前言

在学习完vector过后我们就会发现它和string相比成员函数简化了非常多，学起来也不想string那样困难，这一章节我们学习的list类时我们就会发现它的成员函数和vector相比十分相像，没有多少不同，这就是STL库的魅力所在，我们一起来看看吧

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一、标准库中的list类

我们观看STL库就会发现我们vector有的成员函数我们list基本上也有，这些不同容器之间的区别在于底层的不同，但是STL库封装起来我们的上层基本上没有什么区别。

我们可以看到vector的成员函数和list是十分相像的。

二、list的成员函数

我们list类都保存在我们list的头文件中

#include <list>

2.1、构造函数

list构造也分为4种，无参构造、带参构造、迭代器区间构造以及拷贝构造

int main()
{// 无参构造list<int> a;// 带参构造，也就是用4(n)个0(val)构造blist<int> b(4, 0);// 迭代器区间构造vector<int> c({ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 });list<int> d(c.begin() + 1 , c.end() - 4);// 拷贝构造list<int> e(d);return 0;
}

我们可以看到和我们vector的构造函数是一样的。但是与vector不同的是list不支持下标+[]访问我们任意一个元素了，因为list想要支持得从前往后遍历，成本很高。所以想要遍历可以用迭代器和范围for。

2.2、析构函数

系统自动调用，我们不用关心。

2.3、赋值重载

赋值重载也很简单。

int main()
{list<int> a;list<int> b;a.push_back(1);a.push_back(2);a.push_back(3);a.push_back(4);// 赋值重载b = a;cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;cout << "b: ";for (auto x : b){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

2.4、运算符重载

我们的比较运算符大致规则就和vector一样，这里就不过多赘述了。

2.5、插入和删除函数

2.5.1、push_front/pop_front函数

这两个函数就是头插和头删，因为list的特殊结构，导致它的头删和头插都很容易。

int main()
{list<int> a(2, 0);a.push_front(1);a.push_front(2);a.push_front(3);cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;a.pop_front();a.pop_front();a.pop_front();cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

2.5.2、push_back/pop_back函数

尾插和尾删也很容易，就不多说了。

int main()
{list<int> a(2, 0);a.push_back(1);a.push_back(2);cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;a.pop_back();a.pop_back();cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

2.5.3、insert/erase函数

这两个函数和vector一样是依靠我们迭代器去插入和删除的。

但是和vector不同之处在于list的迭代器不能进行+/-，如果想要插入或者删除第3个位置的元素，不能直接begin+3或者end-*，只能用一个循环先去改变迭代器位置再去插入或者删除。

int main()
{list<int> a({ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 });list<int>::iterator it = a.begin();int k = 3;while (k--){it++;}a.erase(it);cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

这使得本来使用率不高的两个函数在list中更低了。

2.6、其他成员函数

2.6.1、迭代器

我们迭代器和原来的用法差不多，比如来个循环遍历list。

int main()
{list<int> a;list<int> b;a.push_back(1);a.push_back(2);a.push_back(3);a.push_back(4);list<int>::iterator it = a.begin();cout << "a: ";while(it != a.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;return 0;
}

可以很成功的答应出来，但是这个迭代器和vector还是有区别的，比如它不支持加减。

vector迭代器erase：

int main()
{vector<int> a({ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 });a.erase(a.begin() + 5);cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

很成功的给删掉了。

list迭代器erase：

int main()
{list<int> a({ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 });a.erase(a.begin() + 5);cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

直接就运行失败了。

这是因为我们链表的迭代器不是原生指针了，它底层的物理空间不是连续的。

我们之前从功能上划分把迭代器分为：

• iterator
• const_iterator
• reverse_iterator
• const_reverse_iterator

但是迭代器其实还可以从性质方面进行划分：

• 单向迭代器
• 双向迭代器
• 随机迭代器

我们vector/string/deque就是经典的随机迭代器，这种迭代器特点就是除了支持++/--外还支持+/-。而我们list/map/set就是经典的双向迭代器，这种迭代器只支持++/--，不支持+/-。而单向迭代器有forwad_list/unordered_map/unordered_set，这种比双向迭代器支持的还少，只支持++，连--都不支持。它们的性质是由它们底层来决定的。

2.6.2、merge函数

这个函数的作用就是合并我们的链表。

当然它有一个前提条件就是这两个链表必须是有序的。

int main()
{list<double> a({ 1.1, 2.2, 3.3, 4.4 });list<double> b({ 0.9, 2.1, 3.2, 4.3 });a.merge(b);cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;cout << "b: ";for (auto x : b){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

如果不是有序的就会报错。

2.6.3、unique函数

这个函数的主要作用就是去重，它会把list中相同的元素删掉一个，只保留一个，用法和merge相似，list必须有序，不然程序就会失效。

int main()
{list<int> a({ 1, 2, 2, 3, 4, 4, 5 });cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;a.unique();cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

无序的话：

2.6.4、remove函数

这个函数的作用就是删除一个值，它和erase很像，但是erase是给一个迭代器，而这个是给一个元素，它先是去查找这个元素在不在list中，在就把它删除，不在就不动。

int main()
{list<int> a({ 1, 2, 2, 5, 4, 4, 5 });cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;a.remove(2);cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

2.6.5、splice函数

这个函数的作用是把一个list中的数据转移到另外一个list中去，转移的位置是在position之前。

int main()
{list<int> a({ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 });list<int> b({ 10, 20, 30, 40 });list<int>::iterator it = a.begin();it++;// 相当于是吧b的数据转移到a的it位置之前a.splice(it, b);cout << "a: ";for (auto x : a){cout << x << " ";}cout << endl;cout << "b: ";for (auto x : b){cout << x << " ";}cout << endl;return 0;
}

其他的像empty、clear、size之类的就不过多说明了，用法和作用vector一样。

三、流输入/输出

list没有对流输入和输出进行重载，原因可能是不方便，而且没有必要，我们就老老实实自己做就好了。

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总结

以上便是我们list常用的成员函数啦。对比起string，我们现在应该很容易就能接受这些内容，这就是STL库封装的好处，下节课就是list的模拟实现了，大家下一章节再见。

🎇坚持到这里已经很厉害啦，辛苦啦🎇

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