目录
1、前言
1. 简单实现std::list，重点：迭代器，类模板，运算符重载。
2. 并不是，所有的类，都需要深拷贝，像迭代器类模板，只是用别的类的资源，不需要深拷贝。
3. 高度相似 -> 模板。
4. 迭代器的种类
按功能：iterator，reverse_iterator，const_iterator，const_reverse_iterator。
按结构(性质)：决定可以使用什么算法
单向(Forward)：forward_list/unordered_map/unordered_set ++
双向(Bidirectional)：list/map/set ++/--
随机(Random Access)：vector/string/deque ++/--/+/-
2、List.h
#pragma once
#include <iostream>
#include <list>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace Lzc
{
template<class T>
struct list_node
{
typedef list_node<T> Node;
T _data;
Node* _next;
Node* _prev;
list_node(const T& data = T())
:_data(data)
, _next(nullptr)
, _prev(nullptr)
{}
};
//template<class T>
//struct list_iterator
//{
// typedef list_node<T> Node;
// typedef list_iterator<T> iterator;
// Node* _node;
// list_iterator(Node* node)
// :_node(node)
// {}
// T& operator*() const
// {
// return _node->_data;
// }
// T* operator->() const
// {
// return &_node->_data;
// }
// iterator& operator++() // 前置++
// {
// _node = _node->_next;
// return *this;
// }
// iterator operator++(int) // 后置++
// {
// iterator tmp(_node);
// _node = _node->_next;
// return tmp;
// }
// iterator& operator--() // 前置--
// {
// _node = _node->_prev;
// return *this;
// }
// iterator operator--(int) // 后置--
// {
// iterator tmp(_node);
// _node = _node->_prev;
// return tmp;
// }
// bool operator!=(const iterator& it) const
// {
// return _node != it._node;
// }
// bool operator==(const iterator& it) const
// {
// return _node == it._node;
// }
//};
//template<class T>
//struct list_const_iterator
//{
// typedef list_node<T> Node;
// typedef list_const_iterator<T> const_iterator;
// Node* _node;
// list_const_iterator(Node* node)
// :_node(node)
// {
// }
// const T& operator*() const
// {
// return _node->_data;
// }
// const T* operator->() const
// {
// return &_node->_data;
// }
// const_iterator& operator++() // 前置++
// {
// _node = _node->_next;
// return *this;
// }
// const_iterator operator++(int) // 后置++
// {
// iterator tmp(_node);
// _node = _node->_next;
// return tmp;
// }
// const_iterator& operator--() // 前置--
// {
// _node = _node->_prev;
// return *this;
// }
// const_iterator operator--(int) // 后置--
// {
// iterator tmp(_node);
// _node = _node->_prev;
// return tmp;
// }
// bool operator!=(const const_iterator& it) const
// {
// return _node != it._node;
// }
// bool operator==(const const_iterator& it) const
// {
// return _node == it._node;
// }
//};
// 高度相似->模板
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* node) // 就是要指针，浅拷贝，没问题
:_node(node)
{}
Ref operator*() const
{
return _node->_data;
}
Ptr operator->() const
{
return &_node->_data;
}
Self& operator++() // 前置++
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
Self operator++(int) // 后置++
{
Self tmp(_node);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
Self& operator--() // 前置--
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
Self operator--(int) // 后置--
{
Self tmp(_node);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
bool operator!=(const Self& it) const
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(const Self& it) const
{
return _node == it._node;
}
};
template<class T>
class list
{
typedef list_node<T> Node; // 只有list类的成员函数或者友元才能使用这个类型别名
public:
typedef list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
//typedef list_iterator<T> iterator;
//typedef list_const_iterator<T> const_iterator;
iterator begin()
{
return _head->_next; // 隐式类型转换
}
iterator end()
{
return _head;
}
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end() const
{
return _head;
}
void empty_initialize()
{
_head = new Node;
_head->_next = _head->_prev = _head;
_size = 0;
}
list()
{
empty_initialize();
}
list(initializer_list<T> lt)
{
empty_initialize();
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
list(const list& lt)
{
// list();构造函数不能被直接调用
empty_initialize();
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
void swap(list& tmp)
{
std::swap(_head, tmp._head);
std::swap(_size, tmp._size);
}
list& operator=(const list& lt)
{
list tmp(lt);
swap(tmp);
return *this;
}
void clear()
{
while (!empty())
{
pop_front();
}
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
_size = 0;
}
size_t size() const
{
return _size;
}
bool empty() const
{
return _size == 0;
}
void push_back(const T& val)
{
insert(end(), val);
}
void push_front(const T& val)
{
insert(begin(), val);
}
iterator insert(iterator pos, const T& val);
void pop_front()
{
erase(begin());
}
void pop_back()
{
erase(_head->_prev);
}
iterator erase(iterator pos);
private:
Node* _head;
size_t _size;
};
template<class T>
typename list<T>::iterator list<T>::insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* newNode = new Node(val);
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
prev->_next = newNode;
newNode->_prev = prev;
newNode->_next = cur;
cur->_prev = newNode;
++_size;
return newNode;
}
template<class T>
typename list<T>::iterator list<T>::erase(iterator pos)
{
assert(pos != _head);
Node* cur = pos._node;
Node* next = cur->_next;
Node* prev = cur->_prev;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur;
--_size;
return next;
}
template<class Container>
void print_Container(const Container& con)
{
for (auto& e : con)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
}3、Test.cpp
#include "List.h"
namespace Lzc
{
struct AA
{
int _a1 = 1;
int _a2 = 1;
};
void test_list1()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
*it += 10;
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
for (auto e : lt)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
print_Container(lt);
list<AA> lta;
lta.push_back(AA());
lta.push_back(AA());
lta.push_back(AA());
lta.push_back(AA());
list<AA>::iterator ita = lta.begin();
while (ita != lta.end())
{
//cout << (*ita)._a1 << ":" << (*ita)._a2 << endl;
cout << ita->_a1 << ":" << ita->_a2 << endl;
// 特殊处理，本来应该是两个->才合理，为了可读性，省略了一个->
// cout << ita.operator->()->_a1 << ":" << ita.operator->()->_a2 << endl;
++ita;
}
cout << endl;
}
void test_list2()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
// insert后，it还指向begin(),没有扩容的概念，不失效
list<int>::iterator it = lt.begin();
lt.insert(it, 10);
*it += 100;
print_Container(lt);
// erase后，it为野指针，及时更新
// 删除所有的偶数
it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
it = lt.erase(it);
}
else
{
++it;
}
}
print_Container(lt);
}
void test_list3()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(4);
list<int> lt2(lt1);
print_Container(lt1);
print_Container(lt2);
list<int> lt3;
lt3.push_back(10);
lt3.push_back(20);
lt3.push_back(30);
lt3.push_back(40);
lt1 = lt3;
print_Container(lt1);
print_Container(lt3);
}
void func(const list<int>& lt)
{
print_Container(lt);
}
void test_list4()
{
// 直接构造
list<int> lt0({ 1,2,3,4,5,6 });
// 隐式类型转换
list<int> lt1 = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
const list<int>& lt3 = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
func(lt0);
func({ 1,2,3,4,5,6 });
print_Container(lt1);
// template<class T> class initializer_list;
// { 10, 20, 30 }是一种initializer_list<int>类型
//auto il = { 10, 20, 30 };
//initializer_list<int> il = { 10, 20, 30 };
//cout << typeid(il).name() << endl;
//cout << sizeof(il) << endl;
}
}
int main()
{
Lzc::test_list1();
Lzc::test_list2();
Lzc::test_list3();
Lzc::test_list4();
return 0;
}注意：声明和定义分离时，为什么定义时，是list<T>::iterator，不是iterator，因为iterator在list<T>中typedef了，就属于list<T>的成员变量了。