为什么 std::list 没有 operator[]？答案

【问题标题】：Why isn't there an operator[] for a std::list?为什么 std::list 没有 operator[]？
【发布时间】：2010-11-09 21:48:20
【问题描述】：

谁能解释一下为什么没有为 std::list 实现 operator[] ？我搜索了一下，但没有找到答案。实施起来不会太难还是我错过了什么？

【问题讨论】：

标签： c++ list stl

【解决方案1】：

实际上，绝对没有理由不提供 operator[] 或至少方法 at(int)，原因有两个：

它是双链表，因此您需要移动最多 size()/2 个位置的迭代器来获取索引，并且内部保留更多固定迭代器的成本非常低。最后，Qt 库提供了 operator[] 和 at，我没有看到使用它的性能成本。
强迫人们不要使用某些东西是一个非常糟糕的编程习惯，因为列表将有很多可用的容器，如果您在链接访问附近有一个“随机访问”，那么当您需要同时访问时有多种示例，具体取决于哪个运行时点。

【讨论】：

这纯粹是基于您的意见，还是您创建了一个很好的测试场景，在其中您表明您的 std::list<T>::operator[] 的自定义实现是有效的？（顺便说一句，根据 Stroustrup 的说法，您应该使用的标准容器是 std::vector）。

【解决方案2】：

我想我在另一篇 SO 帖子 Extending std::list 中找到了答案

“你的 operator[] 是 O(N) 时间” - 这个正是为什么它不包含在标准的 std::list。 – 迈克尔伯尔 12 月 14 日 17:29

不过，这是唯一的原因吗？

编辑：尽管正如人们所提到的，这似乎更多的是关于性能的一致性问题，而不是严格的性能问题。

【讨论】：

【解决方案3】：

按索引检索元素是链表的 O(n) 操作，std::list 就是这样。因此决定提供operator[] 具有欺骗性，因为人们会很想主动使用它，然后您会看到如下代码：

 std::list<int> xs;
 for (int i = 0; i < xs.size(); ++i) {
     int x = xs[i];
     ...
 }

这是 O(n^2) - 非常讨厌。所以 ISO C++ 标准特别提到所有支持operator[] 的 STL 序列都应该在摊销的常数时间内完成（23.1.1[lib.sequence.reqmts]/12），这对于vector 和deque 是可以实现的，但是不是list。

对于你真正需要这种东西的情况，你可以使用std::advance算法：

int iter = xs.begin();
std::advance(iter, i);
int x = *iter;

【讨论】：

所以基本上，只是为了防止人们犯错？
是的。或者不做出你无法兑现的承诺。在 STL 中，operator[] 承诺高效访问任意元素。
请注意，std::list::size() 也可能是 O(n)（参见 stackoverflow.com/questions/228908/is-listsize-really-on/228914），因此即使没有调用，第一个循环也可能是 O(n^2)运算符[]。
std::next 是更合适的函数 (std::list< int > list; ...; *std::next(std::begin(list), index) = 1;)，因为 it leaves its argument unmodified。

【解决方案4】：

这不会太难（对于实施者），但在运行时会太难，因为在大多数情况下性能会很糟糕。强制用户浏览每个链接将使那里发生的事情比“myList[102452]”更明显。

【讨论】：