C++ 头文件系列(forward_list)

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_after
• remove、remove_if
• unique
• merge
• sort
• reverse

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_after
• emplace_after
• erase_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_begin
• before_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