【C++】list类模拟实现-创新互联
list
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- 一、list类实现准备
- 1.1 list的节点类
- 1.2 list类的成员变量
- 二、迭代器实现❗️❗️
- 2.1 正向迭代器
- 2.2 反向迭代器
- 三、list类接口的实现
- 3.1 构造函数
- 3.2 begin()和end()
- 3.3 插入
- 3.4 头插和尾插
- 3.5 删除
- 3.6 头删和尾删
- 3.7 clear()和析构
- 3.8 拷贝构造
- 3.8.1 现代写法
- 3.9 赋值拷贝
- 3.9.1 现代写法
- 3.10 初始化冲突问题
首先要知道list就是一个带头循环双向链表，在博主以前的文章有过详细讲解顺序表和链表超详细大总结
现在我们首先就要实现每个节点的类：
templatestruct ListNode
{ListNode(const T& val = T())
: _prev(nullptr)
, _next(nullptr)
, _val(val)
{}
ListNode* _prev;
ListNode* _next;
T _val;
}; list的成员变量只需要头节点
typedef ListNodeNode;
private:
Node* _head; 按照以前的思路写迭代器如下：
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() 返回临时变量具有常属性
bool operator!=(const _list_iterator& it) const
{ return _p != it._p;
}
bool operator!=(const _list_iterator& it) const
{ return _p == it._p;
}
Node* _p;
};
我们还有个迭代器叫做const迭代器，就是可以++，--，*，就是用的时候不能修改。也就是不能返回T&而是const T&
有人可能想实现一个const版本的重载：
const T& operator*() const
{ return _p->_val;
}但现在我们的容器是const，传的迭代器没有变，想要修改还是可以。
为了解决这个问题，第一个方法是拷贝一份迭代器，换个名字，在使用上面的const版本*重载即可。但这样就会造成代码冗余。
所以我们可以这样修改：
typedef _list_iteratoriterator;
typedef _list_iteratorconst_iterator; 传入两个模板参数，迭代器模板使用template
再把*重载改成：
Ref operator*()
{ return _p->_val;
}双模板参数迭代器实现如下：
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() 返回临时变量具有常属性
bool operator!=(const iterator& it) const
{ return _p != it._p;
}
bool operator==(const iterator& it) const
{ return _p == it._p;
}
Node* _p;
}; 但是我们可以发现还有一个问题：*重载如果是原生类型好说，但是对于自定义类型我们需要取出每一个对象就需要重载->。
例如我们想要打印日期类的年月日，直接*取出的是节点。所以我们可以重载一个->拿到节点。
T* operator->()
{return &_p->_val;
}打印年月日就可以这么写：
list::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{cout<< it->year<< it->month<< it->day<< endl;
++it;
} 其实这里应该写成it->->year，为了可读性编译器优化省略了一个->。而且所有类型只要想重载->都会这样省略。而重载->又会涉及到是否能修改的问题。所以再传一个模板参数。
typedef _list_iteratoriterator;
typedef _list_iteratorconst_iterator; 对于迭代器：
Ptr operator->()
{ return &_p->_val;
}其实正向迭代器就是对Node* 指针的封装，而反向迭代器就是正向迭代器的封装。
反向迭代器的--就是正向迭代器的++。
而比较大的区别时反向迭代器的*重载取得不是当前位置，而是前一个位置的值。
正向迭代器的开始就是反向迭代器的结束，正向迭代器的结束就是反向迭代器的开始。
代码如下：
namespace yyh
{templatestruct reverse_iterator
{typedef reverse_iteratoriterator;
// 封装正向迭代器
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;
};
}
_list_iterator(Node* p)
{ _p = p;
}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);
}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);
}void push_back(const T& val)
{ insert(end(), val);
}
void push_front(const T& val)
{ insert(begin(), val);
}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);
}void pop_back()
{ erase(--end());
}
void pop_front()
{ erase(begin());
}~list()
{ clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
void clear()
{ iterator it = begin();
while (it != end())
{ it = erase(it);
}
}list(const list& lt)
{ // 先创建头节点
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
const_iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{ push_back(*it);
++it;
}
} 这里要注意先创建头节点，再插入数据。
3.8.1 现代写法// 迭代器区间初始化
templatelist(InputIterator first, InputIterator last)
{ // 先创建头节点
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
while (first != last)
{ push_back(*first);
++first;
}
}
list(const list& lt)
{ _head = new Node;// _head不能为nullptr,析构会解用
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
listtmp(lt.begin(), lt.end());
swap(_head, tmp._head);
} 这里如果给_head赋值为nullptr，后边调用clear()会用到return iterator(_head->_next);，程序崩溃。
list& operator=(const list& lt)
{ if (this != <)
{ clear();
for (auto& e : lt)
{push_back(e);
}
}
return *this;
} list& operator=(listlt)
{ _head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
swap(_head, lt._head);
return *this;
} 当我们想用n个val初始化的时候：
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);
}
}但是我们前面使用迭代器初始化：
templatelist(InputIterator first, InputIterator last)
{ // 先创建头节点
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
while (first != last)
{ push_back(*first);
++first;
}
} 当我们使用list时，此时我们就会传到迭代器区间初始化，造成寻址错误。
解决方法：
重载一个int 类型的初始化函数：
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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