[分享]标准模版库List模版的用法

清茶淡水

最近在找list的用法 找到了这个很详细 拿来大家一起分享


STL 简介，标准模板库

作者：Scott Field

这篇文章是关于C++语言的一个新的扩展——标准模板库的（Standard Template Library），也叫STL。
当我第一次打算写一篇关于STL的文章的时候，我不得不承认我当时低估了这个话题的深度和广度。有很多内容要含盖，也有很多详细描述STL的书。因此我重新考虑了一下我原来的想法。我为什么要写这篇文章，又为什么要投稿呢？这会有什麽用呢？有再来一篇关于STL的文章的必要吗？

当我翻开Musser and Saini的页时，我看到了编程时代在我面前消融。我能看到深夜消失了， 目标软件工程出现了。我看到了可维护的代码。一年过去了，我使用STL写的软件仍然很容易维护。 让人吃惊的是其他人可以没有我而维护的很好！

然而，我也记得在一开始的时候很难弄懂那些技术术语。一次，我买了Musser&Saini，每件事都依次出现，但是在那以前我最渴望得到的东西是一些好的例子。

当我开始的时候，作为C++一部分的Stroustrup还没出来，它覆盖了STL。

因此我想写一篇关于一个STL程序员的真实生活的文章可能会有用。如果我手上有一些好的例子的话，特别是象这样的新题目，我会学的更快。

另外一件事是STL应该很好用。因此，理论上说，我们应该可以马上开始使用STL。

什麽是STL呢？STL就是Standard Template Library，标准模板库。这可能是一个历史上最令人兴奋的工具的最无聊的术语。从根本上说，STL是一些“容器”的集合，这些“容器”有list, vector,set,map等，STL也是算法和其他一些组件的集合。这里的“容器”和算法的集合指的是世界上很多聪明人很多年的杰作。

STL的目的是标准化组件，这样你就不用重新开发它们了。你可以仅仅使用这些现成的组件。STL现在是C++的一部分，因此不用额外安装什麽。它被内建在你的编译器之内。因为STL的list是一个简单的容器，所以我打算从它开始介绍STL如何使用。如果你懂得了这个概念，其他的就都没有问题了。另外， list容器是相当简单的，我们会看到这一点。

这篇文章中我们将会看到如何定义和初始化一个list，计算它的元素的数量，从一个list里查找元素，删除元素，和一些其他的操作。要作到这些，我们将会讨论两个不同的算法，STL通用算法都是可以操作不止一个容器的，而list的成员函数是list容器专有的操作。

这是三类主要的STL组件的简明纲要。STL容器可以保存对象，内建对象和类对象。它们会安全的保存对象，并定义我们能够操作的这个对象的接口。放在蛋架上的鸡蛋不会滚到桌上。它们很安全。因此，在STL容器中的对象也很安全。我知道这个比喻听起来很老土，但是它很正确。

STL算法是标准算法，我们可以把它们应用在那些容器中的对象上。这些算法都有很著名的执行特性。它们可以给对象排序，删除它们，给它们记数，比较，找出特殊的对象，把它们合并到另一个容器中，以及执行其他有用的操作。

STL iterator就象是容器中指向对象的指针。STL的算法使用iterator在容器上进行操作。Iterator设置算法的边界 ，容器的长度，和其他一些事情。举个例子，有些iterator仅让算法读元素，有一些让算法写元素，有一些则两者都行。 Iterator也决定在容器中处理的方向。

你可以通过调用容器的成员函数begin()来得到一个指向一个容器起始位置的iterator。你可以调用一个容器的 end() 函数来得到过去的最后一个值（就是处理停在那的那个值）。

这就是STL所有的东西，容器、算法、和允许算法工作在容器中的元素上的iterator。 算法以合适、标准的方法操作对象，并可通过iterator得到容器精确的长度。一旦做了这些，它们就在也不会“跑出边界”。 还有一些其他的对这些核心组件类型有功能性增强的组件，例如函数对象。我们将会看到有关这些的例子，现在 ，我们先来看一看STL的list。

定义一个list
我们可以象这样来定义一个STL的list：


#include <string>
#include <list>
int main (void) {
list<string> Milkshakes;
}

这就行了，你已经定义了一个list。简单吗？list<string> Milkshakes这句是你声明了list<string>模板类 的一个实例，然后就是实例化这个类的一个对象。但是我们别急着做这个。在这一步其实你只需要知道你定义了 一个字符串的list。你需要包含提供STL list类的头文件。我用gcc 2.7.2在我的Linux上编译这个测试程序，例如：

g++ test1.cpp -otest1

注意iostream.h这个头文件已经被STL的头文件放弃了。这就是为什么这个例子中没有它的原因。

现在我们有了一个list，我们可以看实使用它来装东西了。我们将把一个字符串加到这个list里。有一个非常 重要的东西叫做list的值类型。值类型就是list中的对象的类型。在这个例子中,这个list的值类型就是字符串,string ， 这是因为这个list用来放字符串。

I使用list的成员函数push_back和push_front插入一个元素到list中


#include <string>
#include <list>
#
int main (void) {
list<string> Milkshakes;
Milkshakes.push_back("Chocolate");
Milkshakes.push_back("Strawberry");
Milkshakes.push_front("Lime");
Milkshakes.push_front("Vanilla");
}

We now have a list with four strings in it. The list member function push_back() places an object onto the back of the list. The list member function push_front() puts one on the front. I often push_back() some error messages onto a list, and then push_front() a title on the list so it prints before the error messages. 我们现在有个4个字符串在list中。list的成员函数push_back()把一个对象放到一个list的后面，而 push_front()把对象放到前面。我通常把一些错误信息push_back()到一个list中去，然后push_front()一个标题到list中， 这样它就会在这个错误消息以前打印它了。

The list member function empty()list的成员函数empty()
知道一个list是否为空很重要。如果list为空，empty()这个成员函数返回真。 我通常会这样使用它。通篇程序我都用push_back()来把错误消息放到list中去。然后，通过调用empty() 我就可以说出这个程序是否报告了错误。如果我定义了一个list来放信息，一个放警告，一个放严重错误， 我就可以通过使用empty()轻易的说出到底有那种类型的错误发生了。

我可以整理这些list，然后在打印它们之前，用标题来整理它们，或者把它们排序成类。

这是我的意思：


/*
|| Using a list to track and report program messages and status
*/
#include <iostream.h>
#include <string>
#include <list>
#
int main (void) {
#define OK 0
#define INFO 1
#define WARNING 2
#
int return_code;
#
list<string> InfoMessages;
list<:string> WarningMessages;
#
// during a program these messages are loaded at various points
InfoMessages.push_back("Info: Program started");
// do work...
WarningMessages.push_back("Warning: No Customer records have been found");
// do work...
#
return_code = OK;
#
if (!InfoMessages.empty()) { // there were info messages
InfoMessages.push_front("Informational Messages:");
// ... print the info messages list, we'll see how later
return_code = INFO;
}
#
if (!WarningMessages.empty()) { // there were warning messages
WarningMessages.push_front("Warning Messages:");
// ... print the warning messages list, we'll see how later
return_code = WARNING;
}
#
// If there were no messages say so.
if (InfoMessages.empty() && WarningMessages.empty()) {
cout << "There were no messages " << endl;
}
#
return return_code;
}

用for循环来处理list中的元素
我们想要遍历一个list，比如打印一个中的所有对象来看看list上不同操作的结果。要一个元素一个元素的遍历一个list， 我们可以这样做：

/*
|| How to print the contents of a simple STL list. Whew!
*/
#include <iostream.h>
#include <string>
#include <list>
#
int main (void) {
list<string> Milkshakes;
list<string>::iterator MilkshakeIterator;
#
Milkshakes.push_back("Chocolate");
Milkshakes.push_back("Strawberry");
Milkshakes.push_front("Lime");
Milkshakes.push_front("Vanilla");
#
// print the milkshakes
Milkshakes.push_front("The Milkshake Menu");
Milkshakes.push_back("*** Thats the end ***");
for (MilkshakeIterator=Milkshakes.begin();
MilkshakeIterator!=Milkshakes.end();
++MilkshakeIterator) {
// dereference the iterator to get the element
cout << *MilkshakeIterator << endl;
}
}

这个程序定义了一个iterator，MilkshakeIterator。我们把它指向了这个list的第一个元素。 这可以调用Milkshakes.begin()来作到，它会返回一个指向list开头的iterator。然后我们把它和Milkshakes.end()的 返回值来做比较，当我们到了那儿的时候就停下来。

容器的end()函数会返回一个指向容器的最后一个位置的iterator。当我们到了那里，就停止操作。 我们不能不理容器的end()函数的返回值。我们仅知道它意味着已经处理到了这个容器的末尾，应该停止处理了。 所有的STL容器都要这样做。

在上面的例子中，每一次执行for循环，我们就重复引用iterator来得到我们打印的字符串。

在STL编程中，我们在每个算法中都使用一个或多个iterator。我们使用它们来存取容器中的对象。 要存取一个给定的对象，我们把一个iterator指向它，然后间接引用这个iterator。

这个list容器，就象你所想的，它不支持在iterator加一个数来指向隔一个的对象。 就是说，我们不能用Milkshakes.begin()+2来指向list中的第三个对象，因为STL的list是以双链的list来实现的， 它不支持随机存取。vector和deque(向量和双端队列)和一些其他的STL的容器可以支持随机存取。

上面的程序打印出了list中的内容。任何人读了它都能马上明白它是怎麽工作的。它使用标准的iterator和标准 的list容器。没有多少程序员依赖它里面装的东西， 仅仅是标准的C++。这是一个向前的重要步骤。这个例子使用STL使我们的软件更加标准。

用STL的通用算法for_each来处理list中的元素
使用STL list和 iterator，我们要初始化、比较和给iterator增量来遍历这个容器。STL通用的for_each 算法能够减轻我们的工作。


/*
|| How to print a simple STL list MkII
*/
#include <iostream.h>
#include <string>
#include <list>
#include <algorithm>
#
PrintIt (string& StringToPrint) {
cout << StringToPrint << endl;
}
#
int main (void) {
list<string> FruitAndVegetables;
FruitAndVegetables.push_back("carrot");
FruitAndVegetables.push_back("pumpkin");
FruitAndVegetables.push_back("potato");
FruitAndVegetables.push_front("apple");
FruitAndVegetables.push_front("pineapple");
#
for_each (FruitAndVegetables.begin(), FruitAndVegetables.end(), PrintIt);
}

在这个程序中我们使用STL的通用算法for_each()来遍历一个iterator的范围，然后调用PrintIt()来处理每个对象。 我们不需要初始化、比较和给iterator增量。for_each()为我们漂亮的完成了这些工作。我们执行于对象上的 操作被很好的打包在这个函数以外了，我们不用再做那样的循环了，我们的代码更加清晰了。

for_each算法引用了iterator范围的概念，这是一个由起始iterator和一个末尾iterator指出的范围。 起始iterator指出操作由哪里开始，末尾iterator指明到哪结束，但是它不包括在这个范围内。

用STL的通用算法count()来统计list中的元素个数。
STL的通用算法count()和count_it()用来给容器中的对象记数。就象for_each()一样，count()和count_if() 算法也是在iterator范围内来做的。

让我们在一个学生测验成绩的list中来数一数满分的个数。这是一个整型的List。


/*
|| How to count objects in an STL list
*/
#include <list>
#include <algorithm>
#
int main (void) {
list<int> Scores;
#
Scores.push_back(100); Scores.push_back(80);
Scores.push_back(45); Scores.push_back(75);
Scores.push_back(99); Scores.push_back(100);
#
int NumberOf100Scores(0);
count (Scores.begin(), Scores.end(), 100, NumberOf100Scores);
#
cout << "There were " << NumberOf100Scores << " scores of 100" << endl;
}

The count() algorithm counts the number of objects equal to a certain value. In the above example it checks each integer object in a list against 100. It increments the variable NumberOf100Scores each time a container object equals 100. The output of the program is count()算法统计等于某个值的对象的个数。上面的例子它检查list中的每个整型对象是不是100。每次容器中的对象等于100，它就给 NumberOf100Scores加1。这是程序的输出：

There were 2 scores of 100