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C++头文件系列(forward_list)

2020年02月10日 操作系统 ⁄ 共 1308字 ⁄ 字号 评论关闭

简介

forwrad_list字面意思为前向列表,但实际上它是一种单向列表,只能从单一方向遍历。

单向链表实现

forward_list内部是用单向列表实现的,并且设计该库的时候就是以近乎手写的单向链表的运行效率(时间上和空间上)为目的的。 这导致了它是唯一一个C++标准库容器中没有size成员函数的容器, 因为维护这样一个信息会造成效率上的轻微损失。

作为单向链表,它有以下几个属性:

潜在可能的非连续内存分配线性时间的元素位置获取常数时间的元素插入、删除、移动

与list的共性

因为它们的内部实现都是通过链表(不管是单链表还是双链表),所以forwrd_list类模版具有一些与list相同的特殊函数:

splice_afterremove、remove_ifuniquemergesortreverse

与list的差异

明显的,forward_list是单向链表,内部只维护了单向遍历的信息。 因此,forward_list的迭代器是前向迭代器(forward intertor)。

除此之外,它们的插入操作也有明显的不同,具体体现在传入的迭代器上:

list::insert:在传入的迭代器之前插入。forward_list::insert:在传入的迭代器之后插入。

我们来看,为什么标准库要放弃接口语义的一致性,采用不一样的接口设计。

节点修改策略

单向 VS 双向

典型的链表分单向和双向,基本上每一个方向上都需要额外的空间来保存顺序信息(即前一个和后一个元素)。 双向链表保存有两个方向的链接, 而单向链表只有一个方向。

节点修改

当涉及到链表节点的修改时,例如插入、移动等,问题就变得明显了:对于链表来说,修改单个节点实际上涉及到3个节点的信息----当前节点、前驱节点lis、后继节点(修改前后节点的前后节点的链接信息是必要的)。

但是,可以更简单点:双向链表的前驱和后继信息可以间接地通过当前节点得到,因为当前节点有足够的信息 。也就是说,在修改节点时,我只要传入该节点就可以了;而单向链表单个节点可以通过链接信息获得后继节点

传入前驱节点迭代器

实际上,forward_list库做得更好,它的相关接口只需要我们传入一个节点迭代器。 这些接口包括(分别对应常见的非after版本):

insert_afteremplace_aftererase_after

那么这怎么做到的呢? forward_list的策略是----传入前驱节点的迭代器。 这样一来,所有需要的节点信息都能够直接间接地得到。 Great!

但是这也有一个问题:怎么在头部插入一个元素呢?毕竟头节点没有前驱节点。 哈哈,这就是为什么这个类模版提供了两个非常奇怪的函数, 它们是专门为上述三个函数提供服务的(-_-):

before_beginbefore_cbegin

所以现在你也知道了,为什么随笔开头的示意图有一个灰色的节点了吧。ヽ(^o^)ノ

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