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C++ STL 列表（List）

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ByRudy

STL 中的 list 容器，又称双向链表容器，即该容器的底层是以双向链表的形式实现的。这意味着，list 容器中的元素可以分散存储在内存空间里，而不是必须存储在一整块连续的内存空间中。

List 特点

List 容器中各个元素的前后顺序是靠指针来维系的，每个元素都配备了两个指针，分别指向它的前一个元素和后一个元素。其中第一个元素的前向指针总为 NULL，因为它前面没有元素；同样，尾部元素的后向指针也总为 NULL。

基于这样的存储结构，list 容器具有一些其它容器（array、vector 和 deque）所不具备的优势，即它可以在序列已知的任何位置快速插入或删除元素（时间复杂度为 O(1)）。并且在 list 容器中移动元素，也比其它容器的效率高。

使用 list 容器的缺点是，它不能像 array 和 vector 那样，通过位置直接访问元素。举个例子，如果要访问 list 容器中的第 3 个元素，它不支持 容器对象名[3] 这种语法格式，正确的做法是从容器中第一个元素或最后一个元素开始遍历容器，直到找到该位置。

实际场景中，如果需要对序列进行大量添加或删除元素的操作，而直接访问元素的需求却很少，这种情况建议使用 list 容器存储序列。

List 语法

使用 list 容器，必须先引入 <list> 头文件。

#include <list>

std::list<type> values;

下面代码演示了如何创建并使用 list 容器：

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

int main(void)
{
    list<string> list1;

    list1.push_back("GetIoT.tech ");
    list1.push_back("C++ STL");

    for (auto i = list1.begin(); i != list1.end(); i++) {
        cout  << *i << endl;
    }
    return 0; 
}

执行 g++ main.cpp && ./a.out 编译运行以上程序，输出结果如下：

GetIoT.tech 
C++ STL

这个创建了一个 list 链表，并使用 push_back() 存放了元素，最后使用迭代器遍历了所有元素。

List 成员函数

成员函数 功能
begin() 返回指向容器中第一个元素的双向迭代器。
end() 返回指向容器中最后一个元素的双向迭代器。
rbegin() 返回指向最后一个元素的反向双向迭代器。
rend() 返回指向第一个元素所在位置前一个位置的反向双向迭代器。
cbegin() 和 begin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
cend() 和 end() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
crbegin() 和 rbegin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
crend() 和 rend() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改元素。
empty() 判断容器中是否有元素，若无元素，则返回 true；反之，返回 false。
size() 返回当前容器实际包含的元素个数。
max_size() 返回容器所能包含元素个数的最大值。这通常是一个很大的值，一般是 232-1，所以我们很少会用到这个函数。
front() 返回第一个元素的引用。
back() 返回最后一个元素的引用。
assign() 用新元素替换容器中原有内容。
emplace_front() 在容器头部生成一个元素。该函数和 push_front() 的功能相同，但效率更高。
push_front() 在容器头部插入一个元素。
pop_front() 删除容器头部的一个元素。
emplace_back() 在容器尾部直接生成一个元素。该函数和 push_back() 的功能相同，但效率更高。
push_back() 在容器尾部插入一个元素。
pop_back() 删除容器尾部的一个元素。
emplace() 在容器中的指定位置插入元素。该函数和 insert() 功能相同，但效率更高。
insert() 在容器中的指定位置插入元素。
erase() 删除容器中一个或某区域内的元素。
swap() 交换两个容器中的元素，必须保证这两个容器中存储的元素类型是相同的。
resize() 调整容器的大小。
clear() 删除容器存储的所有元素。
splice() 将一个 list 容器中的元素插入到另一个容器的指定位置。
remove(val) 删除容器中所有等于 val 的元素。
remove_if() 删除容器中满足条件的元素。
unique() 删除容器中相邻的重复元素，只保留一个。
merge() 合并两个事先已排好序的 list 容器，并且合并之后的 list 容器依然是有序的。
sort() 通过更改容器中元素的位置，将它们进行排序。
reverse() 反转容器中元素的顺序。

除此之外，C++11 标准库还新增加了 begin() 和 end()这两个函数，和 list 容器包含的 begin() 和 end() 成员函数不同，标准库提供的这两个函数的操作对象，既可以是容器，还可以是普通数组。

当操作对象是容器时，它和容器包含的 begin() 和 end() 成员函数的功能完全相同；如果操作对象是普通数组，则 begin() 函数返回的是指向数组第一个元素的指针，同样 end() 返回指向数组中最后一个元素之后一个位置的指针（注意不是最后一个元素）。

list 容器还有一个 std::swap(x , y) 非成员函数（其中 x 和 y 是存储相同类型元素的 list 容器），它和 swap() 成员函数的功能完全相同，仅使用语法上有差异。

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