从另一个列表的元素构造一个列表而不添加到堆内存

Question

我正在开发一个内存关键应用程序。我先生成一个列表，例如（C++11）：

std::list<string> nodes({"Hello","Welcome", "Hi", "World"});

我现在需要使用“节点”的第二个和第三个元素创建一个较小的列表。天真地，我会这样做：

std::list<string> sub_nodes;
sub_nodes.push_back(*std::next(nodes.begin(),1));
sub_nodes.push_back(*std::next(nodes.begin(),2));

但这显然是通过分配新内存为sub_nodes 在堆中分配内存。

*(sub_nodes.begin()) = "NotWelcome"; //changing first element
std::list<string>::iterator it;
for(it=nodes.begin();it!=nodes.end();++it) cout<<*it<<'\t';
cout<<'\n';
//Hello Welcome Hi World
for(it=sub_nodes.begin();it!=sub_nodes.end();++it)
cout<<*it<<'\t';
cout<<'\n';
//NotWelcome Hi

我希望完成的是让sub_nodes 的元素占据创建它们的nodes 元素的相同地址。换句话说，我希望对sub_nodes 元素所做的更改反映在nodes 中的这些元素中，反之亦然。在 C 链表中，这将是直截了当的，因为列表节点基本上是指针。我如何在 C++ 中完成同样的任务？

Answer 1

您可以使用std::reference_wrapper，它可以作为参考并且可以存储在容器中。

std::list<std::reference_wrapper<std::string>> sub_nodes; // #include <functional>

请注意，尽管std::reference_wrapper 具有对其值类型sometimes you still have to use its explicit get method 的隐式转换运算符。例如，您必须使用

(*sub_nodes.begin()).get() = "NotWelcome"; 

更改引用的对象。

以下是一个完整的工作示例：

#include <iostream>
#include <functional>
#include <list>
#include <string>

int main()
{
    std::list<std::string> nodes({"Hello","Welcome", "Hi", "World"});
    std::list<std::reference_wrapper<std::string>> sub_nodes;
    sub_nodes.push_back(*std::next(nodes.begin(), 1));
    sub_nodes.push_back(*std::next(nodes.begin(), 2));
    (*sub_nodes.begin()).get() = "NotWelcome"; 
    for (auto it = nodes.begin(); it != nodes.end(); ++it) std::cout << *it << '\t';
    std::cout << '\n';
    // Hello NotWelcome Hi World
    for (auto it = sub_nodes.begin(); it != sub_nodes.end(); ++it)
        std::cout << (*it).get() << '\t';
    std::cout << '\n';
    // NotWelcome Hi
}

Answer 2

std::list<T> 拥有它的元素。这是使用标准容器的一个主要动机。他们管理元素的生命周期。如果你希望容器不拥有它的元素，那么不要让它存储Ts。有几种选择。使用std::list，您的优势在于std::lists 的迭代器不会那么容易失效（例如std::vector 可以重新分配和复制每个插入上的所有元素，std::list 不是这种情况）。因此，您可以使用迭代器：

std::list< std::list<std::string>::iterator > sub_nodes;
sub_nodes.push_back( nodes.begin() );
// etc..

请注意，如果nodes 使其迭代器无效，例如通过擦除元素，那么sub_nodes 可能包含无效条目。

Answer 3

您可以创建一个字符串指针列表。

std::list<std::string*> slist1;

slist1.push_back(new std::string("Hello"));
slist1.push_back(new std::string("Welcome"));
slist1.push_back(new std::string("Hi"));
slist1.push_back(new std::string("World"));

然后使用相同的指针创建另一个列表。

auto it = slist1.begin();
std::list<std::string*> slist2(std::next(it, 1), std::next(it, 3));

此slist2 列表指针与slist1 中的指针相同。现在更改任何指针都会在这两个地方反映出来。例如，下面的代码将 slist2 中的“Welcome”和“Hi”替换为“abc”。由于指针相同，因此更改也反映在 slist1 中。

for (auto &s: slist2) {
        std::cout << *s << "\n";
       *s = "abc";
 }

for (auto &s: slist1) {
        std::cout << *s << " "; //prints Hello abc abc World
    }

请注意，此代码不是异常安全的，必须手动删除该列表。为了异常安全和自动销毁，请使用智能指针。下面是一个使用 shared_ptr 的示例。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <list>
int main()
{
    std::list<std::shared_ptr<std::string>> slist1;

    slist1.push_back(std::make_shared<std::string>("Hello"));
    slist1.push_back(std::make_shared<std::string>("Welcome"));
    slist1.push_back(std::make_shared<std::string>("Hi"));
    slist1.push_back(std::make_shared<std::string>("World"));

    auto it = slist1.begin();
    std::list<std::shared_ptr<std::string>> slist2(std::next(it, 1), std::next(it, 3));
    for (auto &s: slist2) {
        std::cout << *s << " ";
        *s = "abc";
    }

    for (auto &s: slist1)
        std::cout << *s << " ";  //prints Hello abc abc World
    return 0;
}