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【C++】list類模擬實現-創(chuàng)新互聯

list
  • 一、list類實現準備
    • 1.1 list的節(jié)點類
    • 1.2 list類的成員變量
  • 二、迭代器實現????
    • 2.1 正向迭代器
    • 2.2 反向迭代器
  • 三、list類接口的實現
    • 3.1 構造函數
    • 3.2 begin()和end()
    • 3.3 插入
    • 3.4 頭插和尾插
    • 3.5 刪除
    • 3.6 頭刪和尾刪
    • 3.7 clear()和析構
    • 3.8 拷貝構造
      • 3.8.1 現代寫法
    • 3.9 賦值拷貝
      • 3.9.1 現代寫法
    • 3.10 初始化沖突問題

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首先要知道list就是一個帶頭循環(huán)雙向鏈表，在博主以前的文章有過詳細講解順序表和鏈表超詳細大總結
現在我們首先就要實現每個節(jié)點的類：

1.1 list的節(jié)點類
templatestruct ListNode
	{ListNode(const T& val = T())
			: _prev(nullptr)
			, _next(nullptr)
			, _val(val)
		{}
		ListNode* _prev;
		ListNode* _next;
		T _val;
	};
1.2 list類的成員變量

list的成員變量只需要頭節(jié)點

typedef ListNodeNode;
private:
		Node* _head;
二、迭代器實現???? 2.1 正向迭代器

按照以前的思路寫迭代器如下：

templatestruct _list_iterator
	{typedef ListNodeNode;
		_list_iterator(Node* p)
		{	_p = p;
		}

		T& operator*()
		{	return _p->_val;
		}

		_list_iterator& operator++()
		{	_p = _p->_next;
			return *this;
		}

		_list_iterator& operator++(int)
		{	_list_iteratortmp(*this);
			_p = _p->_next;
			return tmp;
		}

		_list_iterator& operator--()
		{	_p = _p->_prev;
			return *this;
		}

		_list_iterator& operator--(int)
		{	_list_iteratortmp(*this);
			_p = _p->_prev;
			return tmp;
		}

		//end() 返回臨時變量具有常屬性 
		bool operator!=(const _list_iterator& it) const
		{	return _p != it._p;
		}

		bool operator!=(const _list_iterator& it) const
		{	return _p == it._p;
		}

		Node* _p;
	};

我們還有個迭代器叫做const迭代器，就是可以++，--，*，就是用的時候不能修改。也就是不能返回T&而是const T&
有人可能想實現一個const版本的重載：

const T& operator*() const
		{	return _p->_val;
		}

但現在我們的容器是const，傳的迭代器沒有變，想要修改還是可以。
為了解決這個問題，第一個方法是拷貝一份迭代器，換個名字，在使用上面的const版本*重載即可。但這樣就會造成代碼冗余。

所以我們可以這樣修改：

typedef _list_iteratoriterator;
typedef _list_iteratorconst_iterator;

傳入兩個模板參數，迭代器模板使用template
再把*重載改成：

Ref operator*()
		{	return _p->_val;
		}

雙模板參數迭代器實現如下：

templatestruct _list_iterator
	{typedef ListNodeNode;
		typedef _list_iteratoriterator;
		_list_iterator(Node* p)
		{	_p = p;
		}

		Ref operator*()
		{	return _p->_val;
		}

		iterator& operator++()
		{	_p = _p->_next;
			return *this;
		}

		iterator& operator++(int)
		{	_list_iteratortmp(*this);
			_p = _p->_next;
			return tmp;
		}

		iterator& operator--()
		{	_p = _p->_prev;
			return *this;
		}

		iterator& operator--(int)
		{	iterator tmp(*this);
			_p = _p->_prev;
			return tmp;
		}

		//end() 返回臨時變量具有常屬性 
		bool operator!=(const iterator& it) const
		{	return _p != it._p;
		}

		bool operator==(const iterator& it) const
		{	return _p == it._p;
		}

		Node* _p;
	};

但是我們可以發(fā)現還有一個問題：*重載如果是原生類型好說，但是對于自定義類型我們需要取出每一個對象就需要重載->。
例如我們想要打印日期類的年月日，直接*取出的是節(jié)點。所以我們可以重載一個->拿到節(jié)點。

T* operator->()
	{return &_p->_val;
	}

打印年月日就可以這么寫：

list::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{cout<< it->year<< it->month<< it->day<< endl;
	++it;
}

其實這里應該寫成it->->year，為了可讀性編譯器優(yōu)化省略了一個->。而且所有類型只要想重載->都會這樣省略。而重載->又會涉及到是否能修改的問題。所以再傳一個模板參數。

typedef _list_iteratoriterator;
typedef _list_iteratorconst_iterator;

對于迭代器：

Ptr operator->()
		{	return &_p->_val;
		}
2.2 反向迭代器

其實正向迭代器就是對Node* 指針的封裝，而反向迭代器就是正向迭代器的封裝。

反向迭代器的--就是正向迭代器的++。
而比較大的區(qū)別時反向迭代器的*重載取得不是當前位置，而是前一個位置的值。
在這里插入圖片描述
正向迭代器的開始就是反向迭代器的結束，正向迭代器的結束就是反向迭代器的開始。
代碼如下：

namespace yyh
{templatestruct reverse_iterator
	{typedef reverse_iteratoriterator;
		// 封裝正向迭代器
		reverse_iterator(Iterator it)
			: _it(it)
		{}

		Ref operator*()
		{	Iterator tmp = _it;
			return *--tmp;
		}

		Ptr operator->()
		{	Iterator tmp = _it;
			return &--tmp;
		}

		iterator& operator++()
		{	--_it;
			return *this;
		}

		iterator& operator++(int)
		{	iterator tmp(*this);
			--_it;
			return tmp;
		}

		iterator& operator--()
		{	++_it;
			return *this;
		}

		iterator& operator--(int)
		{	iterator tmp(*this);
			++_it;
			return tmp;
		}

		bool operator==(const iterator& it) const
		{	return _it == it._it;
		}

		bool operator!=(const iterator& it) const
		{	return _it != it._it;
		}

		Iterator _it;
	};
}
三、list類接口的實現 3.1 構造函數
_list_iterator(Node* p)
		{	_p = p;
		}
3.2 begin()和end()
iterator begin()
		{	return iterator(_head->_next);
		}

		iterator end()
		{	return iterator(_head);
		}

		const const_iterator begin() const
		{	return const_iterator(_head->_next);
		}

		const const_iterator end() const
		{	return const_iterator(_head);
		}
3.3 插入
iterator insert(iterator pos, const T& val)
		{	Node* cur = pos._p;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* newnode = new Node(val);
			cur->_prev = newnode;
			newnode->_next = cur;
			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			return iterator(newnode);
		}
3.4 頭插和尾插
void push_back(const T& val)
		{	insert(end(), val);
		}

		void push_front(const T& val)
		{	insert(begin(), val);
		}
3.5 刪除
iterator erase(iterator pos)
		{	assert(pos != end());
			Node* prev = pos._p->_prev;
			Node* next = prev->_next->_next;
			delete pos._p;
			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;
			return iterator(next);
		}
3.6 頭刪和尾刪
void pop_back()
		{	erase(--end());
		}

		void pop_front()
		{	erase(begin());
		}
3.7 clear()和析構
~list()
		{	clear();
			delete _head;
			_head = nullptr;
		}

		void clear()
		{	iterator it = begin();
			while (it != end())
			{		it = erase(it);
			}
		}
3.8 拷貝構造
list(const list& lt)
		{	// 先創(chuàng)建頭節(jié)點
			_head = new Node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
			const_iterator it = lt.begin();
			while (it != lt.end())
			{		push_back(*it);
				++it;
			}
		}

這里要注意先創(chuàng)建頭節(jié)點，再插入數據。

3.8.1 現代寫法
// 迭代器區(qū)間初始化
		templatelist(InputIterator first, InputIterator last)
		{	// 先創(chuàng)建頭節(jié)點
			_head = new Node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
			while (first != last)
			{		push_back(*first);
				++first;
			}
		}

		list(const list& lt)
		{	_head = new Node;// _head不能為nullptr,析構會解用
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
			listtmp(lt.begin(), lt.end());
			swap(_head, tmp._head);
		}

這里如果給_head賦值為nullptr，后邊調用clear()會用到return iterator(_head->_next);，程序崩潰。

3.9 賦值拷貝
list& operator=(const list& lt)
		{	if (this != <)
			{		clear();
				for (auto& e : lt)
				{push_back(e);
				}
			}
			return *this;
		}
3.9.1 現代寫法
list& operator=(listlt)
		{	_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
			swap(_head, lt._head);
			return *this;
		}
3.10 初始化沖突問題

當我們想用n個val初始化的時候：

list(size_t n, const T& val = T())
		{	_head = new Node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
			for (size_t i = 0; i< n; i++)
			{		push_back(val);
			}
		}

但是我們前面使用迭代器初始化：

templatelist(InputIterator first, InputIterator last)
		{	// 先創(chuàng)建頭節(jié)點
			_head = new Node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
			while (first != last)
			{		push_back(*first);
				++first;
			}
		}

當我們使用listlt(5, 1)時，此時我們就會傳到迭代器區(qū)間初始化，造成尋址錯誤。
解決方法：
重載一個int 類型的初始化函數：

list(size_t n, const T& val = T())
		{	_head = new Node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
			for (size_t i = 0; i< n; i++)
			{		push_back(val);
			}
		}

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分享名稱：【C++】list類模擬實現-創(chuàng)新互聯
本文來源：http://aaarwkj.com/article36/jcgpg.html

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