C++ std::list 基本用法

#include <iostream>
#include <string>
#include <list>

using namespace std;

// https://zh.cppreference.com/w/cpp/container/list

/*
* std::list 是支持常數時間從容器任何位置插入和移除元素的容器。不支持快速隨機訪問。它通常實現為雙向鏈表。
* 
* 在 list 內或在數個 list 間添加、移除和移動元素不會非法化迭代器或引用。迭代器僅在對應元素被刪除時非法化。 
*
* T 必須滿足可復制賦值 (CopyAssignable) 和可復制構造 (CopyConstructible) 的要求。
*/

std::ostream& operator<<(std::ostream& ostr, const std::list<int>& list)
{
	for (auto &i : list) {
		ostr << " " << i;
	}
	return ostr;
}

class item
{
public:
	item() = delete;
	item(const int& a, const int& b)
		: m_a(a), m_b(b)
	{}

	bool operator< (const item& comp) const
	{
		return m_a*m_b < comp.m_a*comp.m_b;
	}

	bool operator== (const item& comp) const
	{
		return m_a==comp.m_a && m_b==comp.m_b;
	}

private:
	int m_a;
	int m_b;
};

int main()
{
	int a[] = {1,2,3};
	list<int> l;
	list<int> l2({4,5,6});
	list<int> l3(a, a+3);
	//list<int> l4(l3); // deep copy
	list<int> l5 = l3; // deep copy
	list<int> l5_2 = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };


	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	l.push_back(1);
	l.push_back(2);

	l.push_front(-1);
	l.push_front(-2); // -2, -1, 1, 2

	l.pop_back();	// 去尾
	l.pop_front();	// 去頭

	l.emplace_back(10);  // 比 push_back 少執行一次 copy ctor / 拷貝構造。當元素為自定義的類時，效率差異明顯。
	l.emplace_front(-10);

	l.emplace(l.begin(), 5); // 比 insert 少執行一次 copy ctor / 拷貝構造。當元素為自定義的類時，效率差異明顯。

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	// void assign(std::initializer_list<T> ilist);
	l.assign({});
	l.assign({11,12,13});

	// void assign( size_type count, const T& value );
	l.assign(5, 14); // 5個14

	// template< class InputIt >
	// void assign(InputIt first, InputIt last);
	l.assign(l3.begin(), l3.end());

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	// begin end
	for (auto it = l5.begin(); it != l5.end(); ++it)
	{
		cout << *it;
	}
	cout << endl; // 123

	// cbegin cend 常量，保證不改變 list 中的元素
	for (auto it = l5.cbegin(); it != l5.cend(); ++it)
	{
		cout << *it;
	}
	cout << endl; // 123

	// rbegin rend 注意偏移是 ++ 操作
	for (auto it = l5.rbegin(); it != l5.rend(); ++it)
	{
		cout << *it;
	}
	cout << endl; // 321

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	// iterator erase (const_iterator position);
	l5.erase(l5.begin()); // delete 1; size = 2

	// iterator erase (const_iterator first, const_iterator last);
	l5.erase(l5.begin(), l5.end()); // delete all

	list<int> l5_3({ 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 });
	auto it = l5_3.begin();
	it++; // 不支持 + ，沒有 + 重載。但是可以使用 std::advance 函數來完成固定步長的迭代器移動。
	++it;
	l5_3.erase(l5_3.begin(), it); // delete 1 and 2

	list<int> l6({ 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 });
	auto it6 = l6.begin();
	std::advance(it6, 2);		// 使用 std::advance 函數來完成固定步長的迭代器移動。
	l6.erase(l6.begin(), it6);	// delete 1 and 2

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	// max_size; Returns the maximum number of elements that the vector can hold.
	// 系統或者庫的設計上線。並非機器所能申請的最大大小。    
	size_t maxSize = l5.max_size();

	bool isEmpty = l5.empty();

	size_t listSize = l5.size();

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	l5.clear();

	l5.swap(l);        // 兩者交換
	///l5.swap(std::list<int>());       // 2015支持，2017不支持

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
	list<int> l7({ 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 });

	// iterator insert( iterator pos, const T& value );
	l7.insert(l7.begin(), 101); // 101,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0

	// void insert( iterator pos, size_type count, const T& value );
	l7.insert(l7.begin(), 2, 102); // 102,102,101,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0

	// template< class InputIt >
	// void insert(iterator pos, InputIt first, InputIt last);
	list<int> l8({ 11,21,31,41,51,61,71,81 });
	l7.insert(l7.end(), l8.begin(), l8.end()); // 102,102,101,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,11,21,31,41,51,61,71,81

	// iterator insert( const_iterator pos, std::initializer_list<T> ilist );
	l7 = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0 };
	l7.insert(l7.end(), { 11,21,31 }); // 1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,11,21,31
	///l7.insert(l7.end(), l8); // 非法。此第二形參好像僅支持 {} 。
	///l7.insert(l7.end(), std::list<int>(l8)); // 非法。此第二形參好像僅支持 {} 。
	///l7.insert(l7.end(), std::list<int>(a, a+3)); // 非法。此第二形參好像僅支持 {} 。

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	//void resize( size_type count );
	l7.resize(2); // 1,2

	//void resize( size_type count, T value = T() );
	//void resize( size_type count, const value_type& value );
	l7.resize(4, 5); // 1,2,5,5

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
	
	// 不復制或移動元素，僅重指向鏈表結點的內部指針。
	// 歸並二個已排序鏈表為一個。鏈表應以升序排序

	// void merge( list& other );
	std::list<int> list1 = { 5,9,0,1,3 };
	std::list<int> list2 = { 8,7,2,6,4 };

	list1.sort(); // 默認升序
	list2.sort();
	std::cout << "list1:  " << list1 << "\n";
	std::cout << "list2:  " << list2 << "\n";
	list1.merge(list2); // 歸並二個已排序鏈表為一個。鏈表應以升序排序。list2 會變成空！！！
	std::cout << "merged: " << list1 << "\n";

	// template <class Compare> 
	// void merge(list& other, Compare comp);
	std::list<item> list1_item = { {1,1}, {7,7}, {2,2}, {0,0} };
	std::list<item> list2_item = { {2,2}, {4,4}, {3,3} };
	list1_item.sort(); // 默認升序，operator < 已經在 class item 中定義。
	list2_item.sort();
	list1_item.merge(list2_item, [&](item A, item B) { return A < B; }); // list2_item 會變成空！！！沒有拷貝操作。

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	// 和 insert 相比，沒有賦值操作。

	std::list<int> l9 = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	std::list<int> ltt = { 10, 20, 30, 40, 50 };

	auto it9 = l9.begin();
	std::advance(it9, 2);
	// void splice( const_iterator pos, list&& other );
	l9.splice(it9, ltt); // 1, 2, 10, 20, 30, 40, 50, 3, 4, 5；執行結果與 insert 相同。ltt 變為空。insert 時 ltt不會清空。
	
	l9 = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	it9 = l9.begin();
	ltt = { 10, 20, 30, 40, 50 };
	// void splice( const_iterator pos, list& other, const_iterator it );
	auto it_ltt = ltt.begin();
	std::advance(it_ltt, 2);
	l9.splice(it9, ltt, it_ltt); // 30, 1, 2, 3, 4, 5 // ltt 若為空，出錯。// 只移動一個。

	l9 = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	it9 = l9.begin();
	ltt = { 10, 20, 30, 40, 50 };
	// void splice( const_iterator pos, list& other, const_iterator first, const_iterator last);
	l9.splice(it9, ltt, ltt.begin(), ltt.end()); // 1, 2, 100, 200, 10, 20, 30, 40, 50, 3, 4, 5 // 移動一段。

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
	l9.reverse(); // 反轉

	std::list<int> l10 = { 1,100,2,3,10,1,11,-1,12 };

	l10.remove(1); // 移除兩個等於 1 的元素
	l10.remove_if([](int n) { return n > 10; }); // 移除全部大於 10 的元素

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

	// 從容器移除所有 相鄰 的重復元素。只留下相等元素組中的第一個元素。

	std::list<int> l11 = { 1, 2, 2, 3, 3, 2, 1, 1, 2 };
	// void unique();
	l11.unique(); // 1 2 3 2 1 2

	std::list<item> l12 = { {1,1}, {7,7}, {7,7}, {2,2}, {0,0}, {2,2} };
	l12.unique(); // item 必須要重載 == // {1,1}, {7,7}, {2,2}, {0,0}, {2,2} // 自定義比較方法
	
	// template< class BinaryPredicate >
	// void unique(BinaryPredicate p); // 自定義比較方法
	l11 = { 1, 3, 3, 1, 2, 2, 1, 2, 2, 15 };
	l11.unique([](int a, int b) { return abs(b-a)<=1; }); // 1 3 1 15 // 自定義相等的條件。

	//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
	l11.sort();						// 1 1 3 15 // 默認升序
	l12.sort();						// 默認升序，operator < 已經在 class item 中定義。
	l11.sort(std::greater<int>());	// 降序

}

　　

* std::list 是支持常數時間從容器任何位置插入和移除元素的容器。不支持快速隨機訪問。它通常實現為雙向鏈表。與 std::forward_list 相比，此容器提供雙向迭代但在空間上效率稍低。