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C++ STL list添加(插入)元素方法详解

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:

-1,0,1,2,3,4,5,6

list insert()成员方法

insert() 成员方法的语法格式有 4 种,如表 1 所示。

表 1 insert() 成员方法语法格式
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。

有关 list 模板类中 emplace 系列函数执行效率更高的原因,前面在讲解 deque 容器模板类中的 emplace 系列函数时已经讲过,读者可阅读《C++ STL deque容器添加和删除元素》一节做详细了解。

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。

表 2 splice() 成员方法的用法
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

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