C++：list容器--模拟实现（下篇）

1. 模拟实现 list 一些常用接口

// list.h
#pragma once
#include <assert.h>
#include "Iterator.h"

namespace room
{
	template<class T>
	struct list_node
	{
		list_node<T>* _next;
		list_node<T>* _prev;
		T _data;

		list_node(const T& x = T())
			:_next(nullptr)
			,_prev(nullptr)
			,_data(x)
		{}
	};

	// 两个迭代器 -- 合成一个模板
	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)
			:_node(node)
		{}

		// 解引用运算符重载
		Ref operator*()
		{
			return _node->_data;
		}

		Ptr operator->()
		{
			return &_node->_data;
		}

		// 前置++运算符重载
		Self& operator++()
		{
			_node = _node->_next;
			return *this;
		}

		// 后置++运算符重载
		Self operator++(int)
		{
			Self tmp(*this);
			_node = _node->_next;
			return tmp;
		}

		// 前置--运算符重载
		Self& operator--()
		{
			_node = _node->_prev;
			return *this;
		}

		// 后置--运算符重载
		Self operator--(int)
		{
			Self tmp(*this);
			_node = _node->_prev;
			return tmp;
		}

		// !=运算符重载
		bool operator!=(const Self& it)
		{
			return _node != it._node;
		}

		bool operator==(const Self& it)
		{
			return _node == it._node;
		}
	};

	//// 迭代器
	//template<class T>
	//struct list_iterator
	//{
	//	typedef list_node<T> Node;

	//	Node* _node;

	//	list_iterator(Node* node)
	//		:_node(node)
	//	{}

	//	// 解引用运算符重载
	//	T& operator*()
	//	{
	//		return _node->_data;
	//	}

	//	T* operator->()
	//	{
	//		return &_node->_data;
	//	}
	//	
	//	// ++运算符重载
	//	list_iterator<T>& operator++()
	//	{
	//		_node = _node->_next;
	//		return *this;
	//	}

	//	// !=运算符重载
	//	bool operator!=(const list_iterator<T>& it)
	//	{
	//		return _node != it._node;
	//	}

	//	bool operator==(const list_iterator<T>& it)
	//	{
	//		return _node == it._node;
	//	}
	//};

	//// 迭代器
	//template<class T>
	//struct list_const_iterator
	//{
	//	typedef list_node<T> Node;

	//	Node* _node;

	//	list_const_iterator(Node* node)
	//		:_node(node)
	//	{}

	//	// 解引用运算符重载
	//	const T& operator*()
	//	{
	//		return _node->_data;
	//	}

	//	const T* operator->()
	//	{
	//		return &_node->_data;
	//	}

	//	// ++运算符重载
	//	list_const_iterator<T>& operator++()
	//	{
	//		_node = _node->_next;
	//		return *this;
	//	}

	//	// !=运算符重载
	//	bool operator!=(const list_const_iterator<T>& it)
	//	{
	//		return _node != it._node;
	//	}

	//	bool operator==(const list_const_iterator<T>& it)
	//	{
	//		return _node == it._node;
	//	}
	//};

	template<class T>
	class list
	{
		typedef list_node<T> Node;
	public:
		/*typedef Node* iterator;
		typedef list_iterator<T> iterator;
		typedef list_const_iterator<T> const_iterator;*/

		typedef list_iterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef list_iterator<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;

		// 第一种写法
		//reverse_iterator rbegin()
		//{
		//	return reverse_iterator(--end());
		//}

		//reverse_iterator rend()
		//{
		//	return reverse_iterator(end());
		//}

		// 对称
		reverse_iterator rbegin()
		{
			return reverse_iterator(end());
		}

		reverse_iterator rend()
		{
			return reverse_iterator(begin());
		}

		const_reverse_iterator rbegin() const
		{
			return const_reverse_iterator(end());
		}

		const_reverse_iterator rend() const
		{
			return const_reverse_iterator(begin());
		}

		iterator begin()
		{
			//return iterator(_head->_next);
			iterator it(_head->_next);
			return it;
		}

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

		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()
		{
			/*_head = new Node;
			_head->_prev = _head;
			_head->_next = _head;*/
			empty_init();
		}

		list(initializer_list<T> lt)
		{
			empty_init();

			for (auto& e : lt)
			{
				push_back(e);
			}
		}


		// lt2(lt1)
		list(const list<T>& lt)
		{
			empty_init();
			for (auto& e : lt)
			{
				push_back(e);
			}
		}

		// lt1 = lt3
		list<T>& operator=(list<T> lt)
		{
			swap(lt);
			return *this;
		}

		void swap(list<T>& lt)
		{
			std::swap(_head, lt._head);
			std::swap(_size, lt._size);
		}

		~list()
		{
			clear();
			delete _head;
			_head = nullptr;
		}

		void clear()
		{
			iterator it = begin();
			while (it != end())
			{
				it = erase(it);
			}
		}

		size_t size() const
		{
			return _size;
		}

		void push_back(const T& x)
		{
			/*Node* newnode = new Node(x);

			Node* tail = _head->_prev;
			newnode->_prev = tail;
			tail->_next = newnode;
			newnode->_next = _head;
			_head->_prev = newnode;*/

			insert(end(), x);
		}

		void push_front(const T& x)
		{
			insert(begin(), x);
		}

		void pop_front()
		{
			erase(begin());
		}

		void pop_back()
		{
			erase(--end());
		}

		void insert(iterator pos, const T& 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;

			++_size;
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos != end());

			Node* cur = pos._node;
			Node* nextNode = cur->_next;
			Node* prevNode = cur->_prev;

			prevNode->_next = nextNode;
			nextNode->_prev = prevNode;

			delete cur;

			--_size;

			return iterator(nextNode);
		}

	private:
		Node* _head;
		size_t _size;
	};
}

2. list 的反向迭代器

        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。

// Iterator.h
// 所有容器的反向迭代器
// 迭代器适配器
#pragma once

template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
class ReverseIterator
{
public:
	typedef ReverseIterator<Iterator, Ref, Ptr> Self;

	ReverseIterator(Iterator it)
		: _it(it)
	{}

	Ref operator*()
	{
		//return *_it;	// 第一种写法
		Iterator tmp = _it;
		--tmp;
		return *tmp;
	}

	Ptr operator->()
	{
		return &(operator*());
	}

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

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

	bool operator!=(const Self& s)
	{
		return _it != s._it;
	}

	bool operator==(const Self& s)
	{
		return _it == s._it;
	}

private:
	Iterator _it;
};

3. list 与 vector 的对比

        vector 与 list 都是STL中非常重要的序列式容器，由于两个容器的底层结构不同，导致其特性以及应用场景不同，其主要不同如下：