C++(STL):13--- list插入和访问元素
C++(STL):13--- list插入和访问元素
前面章节介绍了如何创建 list 容器，在此基础上，本节继续讲解如何向现有 list 容器中添加或插入新的元素。 list 模板类中，与“添加或插入新元素”相关的成员方法有如下几个：
- push_front()：向 list 容器首个元素前添加新元素；
- push_back()：向 list 容器最后一个元素后添加新元素；
- emplace_front()：在容器首个元素前直接生成新的元素；
- emplace_back()：在容器最后一个元素后直接生成新的元素；
- emplace()：在容器的指定位置直接生成新的元素；
- insert()：在指定位置插入新元素；
- splice()：将其他 list 容器存储的多个元素添加到当前 list 容器的指定位置处。
以上这些成员方法中，除了 insert() 和 splice() 方法有多种语法格式外，其它成员方法都仅有 1 种语法格式，下面程序演示了它们的具体用法。
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
std::list<int> values{1,2,3};
values.push_front(0);//{0,1,2,3}
values.push_back(4); //{0,1,2,3,4}
values.emplace_front(-1);//{-1,0,1,2,3,4}
values.emplace_back(5); //{-1,0,1,2,3,4,5}
//emplace(pos,value),其中 pos 表示指明位置的迭代器，value为要插入的元素值
values.emplace(values.end(), 6);//{-1,0,1,2,3,4,5,6}
for (auto p = values.begin(); p != values.end(); ++p) {
cout << *p << " ";
}
return 0;
}
输出结果为：
-1,0,1,2,3,4,5,6list insert()成员方法
insert() 成员方法的语法格式有 4 种，如表 1 所示。
语法格式 | 用法说明 |
|---|---|
iterator insert(pos,elem) | 在迭代器 pos 指定的位置之前插入一个新元素 elem，并返回表示新插入元素位置的迭代器。 |
iterator insert(pos,n,elem) | 在迭代器 pos 指定的位置之前插入 n 个元素 elem，并返回表示第一个新插入元素位置的迭代器。 |
iterator insert(pos,first,last) | 在迭代器 pos 指定的位置之前，插入其他容器（例如 array、vector、deque 等）中位于 [first,last) 区域的所有元素，并返回表示第一个新插入元素位置的迭代器。 |
iterator insert(pos,initlist) | 在迭代器 pos 指定的位置之前，插入初始化列表（用大括号 { } 括起来的多个元素，中间有逗号隔开）中所有的元素，并返回表示第一个新插入元素位置的迭代器。 |
下面的程序演示了如何使用 insert() 方法向 list 容器中插入元素。
#include <iostream>
#include <list>
#include <array>
using namespace std;
int main()
{
std::list<int> values{ 1,2 };
//第一种格式用法
values.insert(values.begin() , 3);//{3,1,2}
//第二种格式用法
values.insert(values.end(), 2, 5);//{3,1,2,5,5}
//第三种格式用法
std::array<int, 3>test{ 7,8,9 };
values.insert(values.end(), test.begin(), test.end());//{3,1,2,5,5,7,8,9}
//第四种格式用法
values.insert(values.end(), { 10,11 });//{3,1,2,5,5,7,8,9,10,11}
for (auto p = values.begin(); p != values.end(); ++p)
{
cout << *p << " ";
}
return 0;
}输出结果为：
3 1 2 5 5 7 8 9 10 11学到这里，读者有没有发现，同样是实现插入元素的功能，无论是 push_front()、push_back() 还是 insert()，都有以 emplace 为名且功能和前者相同的成员函数。这是因为，后者是 C++ 11 标准新添加的，在大多数场景中，都可以完全替代前者实现同样的功能。更重要的是，实现同样的功能，emplace 系列方法的执行效率更高。
C++ 11 新添加的成员函数，其功能是 insert() 相同，即在指定的位置直接生成一个元素。和 insert() 不同的是，emplace() 直接在容器指定位置构造元素，省去了复制或移动元素的过程。
list splice()成员方法
和 insert() 成员方法相比，splice() 成员方法的作用对象是其它 list 容器，其功能是将其它 list 容器中的元素添加到当前 list 容器中指定位置处。 splice() 成员方法的语法格式有 3 种，如表 2 所示。
语法格式 | 功能 |
|---|---|
void splice (iterator position, list& x); | position 为迭代器，用于指明插入位置；x 为另一个 list 容器。此格式的 splice() 方法的功能是，将 x 容器中存储的所有元素全部移动当前 list 容器中 position 指明的位置处。 |
void splice (iterator position, list& x, iterator i); | position 为迭代器，用于指明插入位置；x 为另一个 list 容器；i 也是一个迭代器，用于指向 x 容器中某个元素。此格式的 splice() 方法的功能是将 x 容器中 i 指向的元素移动到当前容器中 position 指明的位置处。 |
void splice (iterator position, list& x, iterator first, iterator last); | position 为迭代器，用于指明插入位置；x 为另一个 list 容器；first 和 last 都是迭代器，[fist,last) 用于指定 x 容器中的某个区域。此格式的 splice() 方法的功能是将 x 容器 [first, last) 范围内所有的元素移动到当前容器 position 指明的位置处。 |
我们知道，list 容器底层使用的是链表存储结构，splice() 成员方法移动元素的方式是，将存储该元素的节点从 list 容器底层的链表中摘除，然后再链接到当前 list 容器底层的链表中。这意味着，当使用 splice() 成员方法将 x 容器中的元素添加到当前容器的同时，该元素会从 x 容器中删除。 下面程序演示了 splice() 成员方法的用法：
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
//创建并初始化 2 个 list 容器
list<int> mylist1{ 1,2,3,4 }, mylist2{10,20,30};
list<int>::iterator it = ++mylist1.begin(); //指向 mylist1 容器中的元素 2
//调用第一种语法格式
mylist1.splice(it, mylist2); // mylist1: 1 10 20 30 2 3 4
// mylist2:
// it 迭代器仍然指向元素 2，只不过容器变为了 mylist1
//调用第二种语法格式，将 it 指向的元素 2 移动到 mylist2.begin() 位置处
mylist2.splice(mylist2.begin(), mylist1, it); // mylist1: 1 10 20 30 3 4
// mylist2: 2
// it 仍然指向元素 2
//调用第三种语法格式，将 [mylist1.begin(),mylist1.end())范围内的元素移动到 mylist.begin() 位置处
mylist2.splice(mylist2.begin(), mylist1, mylist1.begin(), mylist1.end());//mylist1:
//mylist2:1 10 20 30 3 4 2
cout << "mylist1 包含 " << mylist1.size() << "个元素" << endl;
cout << "mylist2 包含 " << mylist2.size() << "个元素" << endl;
//输出 mylist2 容器中存储的数据
cout << "mylist2:";
for (auto iter = mylist2.begin(); iter != mylist2.end(); ++iter) {
cout << *iter << " ";
}
return 0;
}
程序执行结果为：
mylist1 包含 0个元素 mylist2 包含 7个元素 mylist2:1 10 20 30 3 4 2
不同于之前学过的 STL 容器，访问 list 容器中存储元素的方式很有限，即要么使用 front() 和 back() 成员函数，要么使用 list 容器迭代器。
list 容器不支持随机访问，未提供下标操作符 [] 和 at() 成员函数，也没有提供 data() 成员函数。
通过 front() 和 back() 成员函数，可以分别获得 list 容器中第一个元素和最后一个元素的引用形式。举个例子：
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
std::list<int> mylist{ 1,2,3,4 };
int &first = mylist.front();
int &last = mylist.back();
cout << first << " " << last << endl;
first = 10;
last = 20;
cout << mylist.front() << " " << mylist.back() << endl;
return 0;
}
输出结果为：
1 4 10 20
可以看到，通过 front() 和 back() 的返回值，我们不仅能分别获取当前 list 容器中的首尾元素，必要时还能修改它们的值。 除此之外，如果想访问 list 容存储的其他元素，就只能使用 list 容器的迭代器。例如：
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
const std::list<int> mylist{1,2,3,4,5};
auto it = mylist.begin();
cout << *it << " ";
++it;
while (it!=mylist.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
return 0;
}
运行结果为：
1 2 3 4 5
值得一提的是，对于非 const 类型的 list 容器，迭代器不仅可以访问容器中的元素，也可以对指定元素的值进行修改。
当然，对于修改容器指定元素的值，list 模板类提供有专门的成员函数 assign()，感兴趣的读者可自行查找该成员函数的用法。