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文章目录
- 1.list 底层
- 2. list的模拟实现
- 1. list_node 类设计
- 2. list类如何调用类型
- 3 .push_back(正常实现)
- 4. 迭代器的实现
- 第一个模板参数T
- const迭代器
- 第二个模板参数Ref
- 第三个模板参数Ptr
- 对list封装的理解
- 5. insert
- 6.push_back与 push_front(复用)
- 7. erase
- 8. pop_back与pop_front (复用)
- 9. clear 清空数据
- 10. 迭代器区间构造
- 12. 拷贝构造
- 传统写法
- 现代写法
- 13. 赋值
- 3.完整代码
1.list 底层
list为任意位置插入删除的容器,底层为带头双向循环链表

begin() 代表第一个结点,end()代表最后一个结点的下一个
2. list的模拟实现
1. list_node 类设计
template<class T>struct list_node{list_node<T>* _next;list_node<T>* _prev;T _data;};

C++中,Listnode作为类名,而next和prev都是类指针,指针引用成员时使用->,而对象引用成员时使用 .
通过显示实例化,将两个类指针指定类型为T
2. list类如何调用类型

Listnode 代表类型
Listnode 代表类名 + 模板参数 才是类型
而_head 以及创建新节点前都需加上类型
3 .push_back(正常实现)
void push_back(const T&x)//尾插{node* newnode = new node(x);node* tail = _head->_prev;tail->_next = newnode;newnode->_prev = tail;newnode->_next = _head;_head->_prev = newnode;}

当我们想要创建一个节点时,需要调用node的构造函数
typedef list_node node ,node是由 list_node 类提供的
list_node(const T& x=T())//list类的构造函数:_next(nullptr), _prev(nullptr), _data(x){}
最好在构造函数处提供全缺省,对于内置类型int可以使用0,但对于自定义类型来说就不可以,所以为了满足泛型的要求,使用匿名对象调用默认构造函数
4. 迭代器的实现

若在数组上有一个int类型的指针,解引用是int类型的数据,再++可以加载下一个位置,因为物理空间是连续的

同样若在链表上,解引用类型为 node,再++不能到下一个节点,因为物理空间不连续
所以构造迭代器通过封装节点的指针来进行构造 (后面会讲)
第一个模板参数T
创建一个_list_iterator的类,来实现迭代器功能
template<class T>struct _list_iterator{typedef list_node<T> node;typedef _list_iterator<T> self;node* _node;_list_iterator(node* n):_node(n){}T& operator*()//解引用 {return _node->_data;}_list_iterator<T>& operator++()//返回迭代器{_node = _node->_next;//指向下一个节点return *this;}bool operator!=(const self&s){return _node != s._node;}};
在list类中,调用迭代器实现begin()和end()功能
typedef _list_iterator<T,T&,T*> iterator,
通过typedef 将_list_node类模板定义为iterator
iterator begin(){return iterator(_head->_next);//通过匿名对象访问第一个数据}iterator end(){return iterator(_head);//通过匿名对象访问最后一个数据的下一个}
在list类中实现begin()和end(),内部调用_list_node类的构造函数
const迭代器
假设第一个代表的是T * ,而第二个代表的 T * const,保护迭代器本身不可以被修改,而我们想要保护迭代器指向的内容不可被修改即 const T*
复制_list_iterator类中的内容,并将名字修改为const_list_iterator
只需修改*operator类型为cosnt T& ,说明解引用后的数据返回不能被修改
template<class T>struct _list_const_iterator{typedef list_node<T> node;typedef _list_const_iterator<T> self;node* _node;_list_const_iterator(node* n):_node(n){}const T& operator*()//解引用 {return _node->_data;}self& operator++()//前置++{_node = _node->_next;//指向下一个节点return *this;}self& operator++(int)//后置++{self ret = *this;_node = _node->_next;return ret;}self& operator--()//前置--{_node = _node->_prev;return *this;}self& operator--(int)//后置--{self ret = *this;_node = _node->_prev;return ret;}bool operator!=(const self& s)//!={return _node != s._node;}bool operator==(const self& s)//=={return _node == s._node;}};
第二个模板参数Ref
迭代器和const迭代器只有 *operator 的返回值不同,
只需在模板中添加一个参数即可使用一个迭代器实现迭代器和const 迭代器的功能
第三个模板参数Ptr
对于内置类型int使用解引用找到对应数据,而自定义类型需使用->寻找下一个节点

AA作为自定义类型,想要找到下一个节点需要使用->,在迭代器中 重载 - >
it->_a1,实际上是 it->->_a1,
it->返回值为AA* ,再通过这个指针使用->指向_a1
但是为了增强可读性,省略了一个->
it->_a1 实际上为 it.operator->()->._a1
对list封装的理解

在不考虑封装的情况下,两者等价

从物理空间上来看,it与pnode都是指向1的地址

pnode作为一个原生指针,解引用指针就会拿到这个地址,找到这个地址指向空间的内容
++pnode,找到下一个节点的地址,但是下一个节点不一定是要的节点
*it 识别成为自定义类型就会调用函数
5. insert
void insert(iterator pos,const T&x)//在pos位置前插入x{node* cur = pos._node;node* prev = cur->_prev;node* newnode = new node(x);prev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = cur;cur->_prev = newnode;}


6.push_back与 push_front(复用)
两者都可以通过复用 insert的方式实现
void push_back(const T&x)//尾插{/*node* tail = _head->_prev;node* newnode = new node(x);tail->_next = newnode;newnode->_prev = tail;newnode->_next = _head;_head->_prev = newnode;*/insert(end(), x);}void push_front(const T&x)//头插{insert(begin(), x);}
7. erase
void erase(iterator pos)//删除pos位置{//头节点不可以删除assert(pos != end());node* cur = pos._node;node* prev = cur->_prev;node* next = cur->_next;prev->_next = next;next->_prev = prev;delete cur;}

由于头节点不可以删除,所以使用assert断言的方式
8. pop_back与pop_front (复用)
void pop_back()//尾删{erase(--end());}void pop_front()//头删{erase(begin());}
9. clear 清空数据
void clear()//清空数据//但是要注意不要把head清掉{iterator it = begin();while (it != end()){it=erase(it);//为了防止迭代器失效设置返回值//返回值为当前节点的下一个}}
迭代器失效是指迭代器所指向的节点失效 即节点被删除了
erase函数执行后,it所指向的节点被删除,因此it无效,在下一次使用it时,必须先给it赋值

为了防止迭代器失效所以使erase设置返回值,返回值为当前节点的下一个
10. 迭代器区间构造
void empty_init(){_head = new node;_head->_next = _head;_head->_prev = _head;}
template <class Iterator>list(Iterator first, Iterator last){empty_init();while (first != last){push_back(*first);++first;}}
想要尾插的前提时,需要有头节点的存在,所以设置一个函数对头节点初始化
12. 拷贝构造
传统写法
void empty_init(){_head = new node;_head->_next = _head;_head->_prev = _head;}
list(const list<T>& It)//拷贝构造 传统写法{empty_init();//初始化头节点for (auto e : It){push_back(e);}}

现代写法
void swap(list<T>& tmp){std::swap(_head, tmp._head);}list(const list<T>& It)//拷贝构造现代写法{empty_init();//将头节点初始化list<T> tmp(It.begin(), It.end());swap(tmp);}
通过调用std中的swap来达到交换的目的
13. 赋值
void swap(list<T>& tmp){std::swap(_head, tmp._head);}
list<T>& operator=(list<T> It){swap(It);return *this;}
参数不可以使用 list &,虽然可以达到赋值的目的,但是It的值也会发生改变
3.完整代码
#include<iostream>
#include<list>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace yzq
{template<class T>struct list_node{list_node<T>* _next;list_node<T>* _prev;T _data;list_node(const T& x=T())//构造函数:_next(nullptr), _prev(nullptr), _data(x){}};//迭代器template<class T,class Ref,class Ptr>struct _list_iterator{typedef list_node<T> node;typedef _list_iterator<T,Ref,Ptr> self;node* _node;_list_iterator(node* n):_node(n){}Ref operator*()//解引用 {return _node->_data;}Ptr operator->()//->{return &_node->_data;}self& operator++()//前置++{_node = _node->_next;//指向下一个节点return *this;}self& operator++(int)//后置++{self ret = *this;_node = _node->_next;return ret;}self& operator--()//前置--{_node = _node->_prev;return *this;}self& operator--(int)//后置--{self ret = *this;_node = _node->_prev;return ret;}bool operator!=(const self&s)//!={return _node != s._node;}bool operator==(const self& s)//=={return _node == s._node;}};//const迭代器//template<class T>//struct _list_const_iterator//{// typedef list_node<T> node;// typedef _list_const_iterator<T> self;// node* _node;// _list_const_iterator(node* n)// :_node(n)// {// }// const T& operator*()//解引用 // {// return _node->_data;// }// self& operator++()//前置++// {// _node = _node->_next;//指向下一个节点// return *this;// }// self& operator++(int)//后置++// {// self ret = *this;// _node = _node->_next;// return ret;// }// self& operator--()//前置--// {// _node = _node->_prev;// return *this;// }// self& operator--(int)//后置--// {// self ret = *this;// _node = _node->_prev;// return ret;// }// bool operator!=(const self& s)//!=// {// return _node != s._node;// }// bool operator==(const self& s)//==// {// return _node == s._node;// }//};template <class T>class list{typedef list_node<T> node;public:typedef _list_iterator<T,T&,T*> iterator;typedef _list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;//const迭代器//typedef _list_const_iterator<T> const_iterator;void empty_init(){_head = new node;_head->_next = _head;_head->_prev = _head;}list()//构造函数{empty_init();}template <class Iterator>list(Iterator first, Iterator last){empty_init();while (first != last){push_back(*first);++first;}}//list(const list<T>& It)//拷贝构造//{// empty_init();//初始化头节点// for (auto e : It)// {// push_back(e);// }//}void swap(list<T>& tmp){std::swap(_head, tmp._head);}list(const list<T>& It)//拷贝构造现代写法{empty_init();//将头节点初始化list<T> tmp(It.begin(), It.end());swap(tmp);}list<T>& operator=(list<T> It)//赋值{swap(It);return *this;}~list()//析构函数{//将头节点也要释放掉clear();delete _head;_head = nullptr;}void clear()//清空数据//但是要注意不要把head清掉{iterator it = begin();while (it != end()){it=erase(it);//为了防止迭代器失效设置返回值//返回值为当前节点的下一个}}void push_back(const T&x)//尾插{/*node* tail = _head->_prev;node* newnode = new node(x);tail->_next = newnode;newnode->_prev = tail;newnode->_next = _head;_head->_prev = newnode;*/insert(end(), x);}void push_front(const T&x)//头插{insert(begin(), x);}void insert(iterator pos,const T&x)//在pos位置前插入x{node* cur = pos._node;node* prev = cur->_prev;node* newnode = new node(x);prev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = cur;cur->_prev = newnode;}iterator erase(iterator pos)//删除pos位置{//头节点不可以删除assert(pos != end());node* cur = pos._node;node* prev = cur->_prev;node* next = cur->_next;prev->_next = next;next->_prev = prev;delete cur;return iterator(next);}void pop_back()//尾删{erase(--end());}void pop_front()//头删{erase(begin());}iterator begin(){return iterator(_head->_next);//通过匿名对象访问第一个数据}iterator end(){return iterator(_head);//通过匿名对象访问最后一个数据的下一个}const_iterator begin()const{return const_iterator(_head->_next);}const_iterator end()const{return const_iterator(_head);}private:node* _head;};/*void test(const list<int>&e){list<int>::const_iterator it = e.begin();while (it != e.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;}void test2(){const list<int> v;test(v);}*///void test1()//{// list<int> v;// v.push_back(1);// v.push_back(2);// v.push_back(3);// v.push_back(4);// list<int>::iterator it= v.begin();// while (it != v.end())// {// cout << *it << " ";// ++it;// }// cout << endl;//}/*struct AA{int _a1;int _a2;AA(int a1=0,int a2=0):_a1(a1),_a2(a2){}};*//*void test3(){list<AA>v;v.push_back(AA(1, 1));v.push_back(AA(2, 2));v.push_back(AA(3, 3));list<AA>::iterator it = v.begin();while (it != v.end()){cout << it->_a1 << " :"<<it->_a2<<" ";cout << endl;it++;}}*///void test4()//{// list<int> v;// v.push_back(1);// v.push_back(2);// v.push_back(3);// v.push_back(4);// 1 2 3 4// for (auto e : v)// {// cout << e << " ";// }// cout << endl;// v.clear();// v.push_back(4);// 4// for (auto e : v)// {// cout << e << " ";// }//}//void test4()//{// list<int> v;// v.push_back(1);// v.push_back(2);// v.push_back(3);// v.push_back(4);// 1 2 3 4// for (auto e : v)// {// cout << e << " ";// }// cout << endl;// list<int> v2(v);// for (auto e : v2)// 1 2 3 4// {// cout << e << " ";// }//}void test4(){list<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);//v1 = 1 2list<int> v2;v2.push_back(5);v2.push_back(6);//v2=5 6v2 = v;for (auto e : v2)// v2=1 2 {cout << e << " ";}cout << endl;for (auto e : v)// v1=1 2{cout << e << " ";}}
} int main()
{yzq::test4();return 0;
}