【C++/STL】list（常见接口、模拟实现、反向迭代器）

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前言

list的常见接口

对迭代器的封装

节点

重载->

const迭代器

list与vector的对比

反向迭代器

反向迭代器完整代码

list完整代码

前言

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list的底层是双向链表结构，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中，在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。

list的常见接口

对迭代器的封装

因为list的空间不是连续的，不能用原生指针，必须对其进行封装。

节点

重载->

当数据是自定义类型时，想通过->访问，就必须重载。

const迭代器

用const迭代器，需要重新弄一个类，而const迭代器跟普通迭代器基本一样，只修改了部分，如果为此就重新弄一个类，代码就太冗余了。

下面是进行的优化：

本质相当于写了一个类模板，编译器实例化生成了两个类。

list与vector的对比

反向迭代器

反向迭代器的++就是正向迭代器的--，反向迭代器的--就是正向迭代器的++，因此反向迭代器的实现可以借助正向迭代器，即：反向迭代器内部可以包含一个正向迭代器，对正向迭代器的接口进行包装即可。

反向迭代器完整代码

#pragma once //所以容器的反向迭代器
//迭代器适配器
namespace qjh
{//vector<T>::iteratortemplate<class Iterator,class Ref,class Ptr>  //给谁的正向迭代器，就适配出对应的反向迭代器struct ReverseIterator   {typedef ReverseIterator<Iterator, Ref, Ptr> Self;Iterator _it;ReverseIterator(Iterator it):_it(it){}Ref operator*(){Iterator tmp = _it;  //不能修改_it，得用临时变量放回return *(--tmp);}Ptr operator->(){//return _it->;//return _it.operator->();return &(operator*());}Self& operator++(){--_it;return *this;}Self& operator--(){++_it;return *this;}bool operator!=(const Self& s){return _it != s._it;}};
}

list完整代码

#pragma once
#include<assert.h>#include"ReverseIterator.h"	namespace qjh
{template<class T>struct ListNode   //需要全部被公开，用struct{ListNode<T>* _next;ListNode<T>* _prev;T _data;ListNode(const T& x=T()):_next(nullptr),_prev(nullptr),_data(x){}};template<class T,class Ref,class Ptr>struct ListIterator    //对指针进行封装，因为结点的空间不是连续的{typedef ListNode<T> Node;typedef ListIterator<T,Ref,Ptr> Self;Node* _node;ListIterator(Node* node):_node(node){}//*it//T& operator*()Ref operator*(){ return _node->_data;}//T* operator->()Ptr operator->(){return	&_node->_data;}//++itSelf& operator++(){_node = _node->_next;return *this;}//it++Self& operator++(int){Self tmp(*this);_node = _node->_next;return tmp;}//--itSelf& operator--(){_node = _node->_prev;return *this;}//it--Self& operator--(int){Self tmp(*this);_node = _node->_prev;return tmp;}bool operator!=(const Self& it){return _node != it._node;}bool operator==(const Self& it){return _node == it._node;}};//template<class T>//struct ListConstIterator    //对指针进行封装，因为结点的空间不是连续的//{//	typedef ListNode<T> Node;//	typedef ListConstIterator<T> Self;//	Node* _node;//	ListConstIterator(Node* node)//		:_node(node)//	{}//	//*it//	const T& operator*()//	{//		return _node->_data;//	}//	const T* operator->()//	{//		return	&_node->_data;//	}//	//++it//	Self& operator++()//	{//		_node = _node->_next;//		return *this;//	}//	//it++//	Self& operator++(int)//	{//		Self tmp(*this);//		_node = _node->_next;//		return tmp;//	}//	//--it//	Self& operator--()//	{//		_node = _node->_prev;//		return *this;//	}//	//it--//	Self& operator--(int)//	{//		Self tmp(*this);//		_node = _node->_prev;//		return tmp;//	}//	bool operator!=(const Self& it)//	{//		return _node != it._node;//	}//	bool operator==(const Self& it)//	{//		return _node == it._node;//	}//};template<class T>class list{typedef ListNode<T> Node;public:/*typedef ListIterator<T> iterator;typedef ListConstIterator<T> const_iterator;*/typedef ListIterator<T,T&,T*> iterator;typedef ListIterator<T,const T&,const T*> const_iterator;typedef ReverseIterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;typedef ReverseIterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;reverse_iterator rbegin(){return reverse_iterator(end());}reverse_iterator rend(){return reverse_iterator(begin());}iterator begin(){return iterator(_head->_next);}iterator end(){return iterator(_head);}//const迭代器需要迭代器指向的内容不能修改！const iterator不是我们需要的const迭代器//const 迭代器本身可以++等操作const_iterator begin() const{return const_iterator(_head->_next);}const_iterator end() const{return const_iterator(_head);}void empty_init(){_head = new Node;_head->_next = _head;_head->_prev = _head;_size = 0;}list(){empty_init();}list(initializer_list<int> il){empty_init();for (auto& e : il){push_back(e);}}//lt2(lt1)list(const list<T>& lt){empty_init();for (auto& e : lt){push_back(e);}}void swap(list<T>& lt){std::swap(_head, lt._head);std::swap(_size, lt._size);}//lt1=lt3list<T>& operator=(list<T> lt){swap(lt);return *this;}void clear(){iterator it = begin();while (it != end()){it = erase(it);}}~list(){clear();delete _head;_head = nullptr;}//void push_back(const T& x)//{//	Node* newnode = new Node(x);//	Node* tail = _head->_prev;//	tail->_next = newnode;//	newnode->_prev = tail;//	newnode->_next = _head;//	_head->_prev = newnode;//}void push_back(const T& x){insert(end(), x);}void push_front(const T& x){insert(begin(), x);}void pop_back(){erase(--end());//迭代器不能-1，只能用-- }void pop_front(){erase(begin());}void insert(iterator pos, const T& val){Node* cur = pos._node;Node* newnode = new Node(val);Node* prev = cur->_prev;prev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = cur;cur->_prev = newnode;_size++;}iterator erase(iterator pos) //节点失效了，需要返回下一个节点{Node* cur = pos._node;Node* prev = cur->_prev;Node* next = cur->_next;prev->_next = next;next->_prev = prev;delete cur;_size--;return iterator(next); //匿名对象}size_t size() const{return _size;}bool empty(){return _size == 0;}private:Node* _head;size_t _size;};void test_list1(){list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);lt.push_back(5);list<int>::iterator it = lt.begin();while (it != lt.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;lt.push_front(10);lt.push_front(20);lt.push_front(30);for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;lt.pop_back();lt.pop_back();lt.pop_front();lt.pop_front();for (auto e : lt){cout << e << " ";}cout << endl;}struct A{int _a1;int _a2;A(int a1 = 0, int a2 = 0):_a1(a1),_a2(a2){}}; void test_list2(){list<A> lt;A aa1(1, 1);A aa2 = { 1, 1 };lt.push_back(aa1);lt.push_back(aa2);lt.push_back(A(2,2));lt.push_back({3,3});lt.push_back({4,4});list<A>::iterator it = lt.begin();while (it != lt.end()){ //cout << (*it)._a1 << ":" << (*it)._a2 << endl;//cout << it->_a1 << ":" << it->_a2 << endl;    //如果要遍历自定义类型，就要重载->，编译器为了可读性，省略了一个->cout << it.operator->()->_a1 << ":" << it.operator->()->_a2 << endl;++it;}cout << endl;}void PrintList(const list<int>& clt){list<int>::const_iterator it = clt.begin();while (it != clt.end()){//*it += 10; cout << *it << " ";++it;}cout << endl;}void test_list3(){list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);lt.push_back(5);PrintList(lt);list<int> lt1(lt);PrintList(lt1);}
}

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