list模拟实现
- list定义
- list用法
- list iterator的使用
- begin() + end()
- rbegin()+rend()
- reverse()
- sort()
- merge()
- unique()
- remove()
- splice()
- list模拟实现
- struct和class的区别
- list三个类模板
- 默认成员函数
- 构造函数
- 拷贝构造函数
- 赋值运算符重载
- 析构函数
- 数据修改操作
- push_back()
- push_front()
- pop_back()
- pop_front()
- swap()
- clear()
- insert()
- erase()
- 容量操作
- size
- empty
- 数据访问操作
- front()
- back()
- 迭代器
- 正向迭代器
- 构造函数
- begin() + end()
- const_iterator begin()/end()const
- operator*()
- operator->()
- operator!=()
- operator==()
- 前置++和后置++
- 前置--和后置--
- 反向迭代器
- 定义
- 构造函数
- rbegin() + rend()
- const_reverse_iterator rbegin()/rend()const
- operator*()
- operator->()
- operator!=()
- operator==()
- 前置++和后置++
- 前置--和后置--
- list模拟实现总代码
铁汁们，今天给大家分享一篇list模拟实现+反向迭代器，来吧，开造⛳️
list定义
💡 list< typename> name ;
-
list底层是带头双向循环链表结构，且该容器可以前后双向迭代。
-
双向链表中每个元素存储互不相关的独立节点，在结点中通过指针访问其前一个元素和后一个元素。
-
list允许在任意位置进行插入和删除操作，时间复杂度为O(1)，时间效率高。
-
list不支持任意位置的随即访问，若想要访问某个位置，必须从已知的位置（头部或者尾部）迭代到该位置，时间开销为O(n)。
-
list需要额外的空间开销，用来保存每个节点的相关联信息。
-
typename为任意类型，例如：int、char、double、string、vector。
list用法
list iterator的使用
begin() + end()
💡iterator begin( )、const_iterator begin( )const ；
- 功能：返回第一个元素的位置(迭代器）。
Tips：const_iterator表示对迭代器进行解引用后的值(*it)不能被修改,而迭代器本身(it)可以被修改。const修饰this指针，表示在该成员函数中成员变量不允许被修改，此处const的用法只能用于类中的成员函数。
💡iterator end( )、const_iterator end( )const ；
- 功能：返回最后一个元素的下一个位置(迭代器）。
rbegin()+rend()
💡iterator begin( )、const_iterator rbegin( )const ；
- 功能：返回第一个元素的前一个位置(迭代器）。
💡iterator rend( )、const_iterator rend( )const ；
- 功能：返回第一个元素的位置(迭代器）。
reverse()
💡 void reverse( ) ;
- 功能 : 逆置，将list中元素的顺序进行颠倒 。
sort()
💡 void sort( ) ;
- 功能：排序，默认为升序。模板参数中的默认仿函数为less。
Tips：list中的sort为归并排序，算法库中的sort为快排。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
int main()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(4);
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(2);
lt1.sort();
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
merge()
💡void merge(list& lt) ;
- 功能：将两个已经有序的链表进行合并，默认为升序 。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
int main()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(4);
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(2);
list<int> lt2;
lt2.push_back(9);
lt2.push_back(7);
lt2.push_back(10);
lt2.push_back(8);
lt1.sort();
lt2.sort();
lt1.merge(lt2);
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (auto& e : lt2)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
unique()
💡 void unique( ) ;
- 功能：去重，将链表中连续相等的元素组中删除除第一个元素外的所有元素。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
int main()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(4);
lt1.push_back(4);
lt1.push_back(4);
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(4);
lt1.push_back(4);
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
lt1.unique();
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
remove()
💡 void remove(const T& val) ;
- 功能：去除，将链表中值为val的元素删除。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
int main()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(4);
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(2);
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
lt1.remove(4);
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
splice()
💡 void splice(iterator position , list& lt) ;
- 功能 ：将容器lt中所有的元素转移到容器中指定位置（迭代器）的前面，容器lt的大小为0。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
int main()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
list<int> lt2(3, 2);
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (auto& e : lt2)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
lt1.splice(lt1.begin(), lt2);
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (auto& e : lt2)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
💡 void splice(iterator position , list& lt , iterator i ) ;
- 功能：将容器lt中迭代器i指向的节点转移到容器中指定位置（迭代器）的前面，容器lt的大小减一。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
int main()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
list<int> lt2;
lt2.push_back(10);
lt2.push_back(11);
lt2.push_back(12);
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (auto& e : lt2)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
lt1.splice(lt1.begin(), lt2, ++lt2.begin());
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (auto& e : lt2)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
💡 void splice(iterator position , list& lt , iterator first , iterator last ) ；
- 功能：将容器lt中[first, last)范围中的元素转移到容器中指定位置（迭代器）的前面。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;
int main()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
list<int> lt2;
lt2.push_back(10);
lt2.push_back(11);
lt2.push_back(12);
lt2.push_back(13);
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (auto& e : lt2)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
lt1.splice(lt1.begin(), lt2, ++lt2.begin(),--lt2.end());
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (auto& e : lt2)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
return 0;
}
list模拟实现
struct和class的区别
- 在c++中，struct和class都可以定义类，但两者默认的访问权限(即在变量或函数定义处不写访问限定符)不同，struct默认访问权限为public(为了兼容c)，class默认访问权限为private。
- 访问限定符有三种，分别为public、private、protect。public修饰的变量或函数在类外可以通过类名+域作用限定符或者 类对象 + . 进行访问，protect、private修饰的变量或函数在类外不可以进行访问。
list三个类模板
- Tips : list本质为带头双向循环链表，模拟实现list，要实现以下三个类：模拟实现节点的类、模拟实现带头双向循环链表结构的类、模拟实现迭代器的类。
template<class T> //节点
struct ListNode { //struct类未用访问限定符修饰的变量为public,在类外指定类域就可以直接进行访问
ListNode* _prev; //带头双向循环链表
ListNode* _next;
T _data;
}
template<class T> //链表-带头双向循环链表，存储的元素为节点
class list { //class类未用访问限定符修饰的变量为private,在类外不可以访问
public:
typedef ListNode<T> Node;
//为了符合规范，需要将迭代器的类型typedef为iterator
typedef list_iterator<T, T&, T*> iterator; //非const
typedef list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator; //const
Node* _head; //头指针，该指针指向的节点为头节点，不存储任何有效数据
//头节点中的_data不能存储后面节点的总个数，原因:若T为char型，数据个数过大，会数据溢出
}
template<class T, class Ref, class Ptr> //迭代器 Ref(T、const T)、Ptr(T*、const T*):*、->的返回值是否被修改，根据实际清况而定
struct list_iterator {
typedef ListNode<T> Node; //节点
typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self; //迭代器类型
Node* _node; //节点指针
}
list<int> lt1(2, 10);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(1);
zzx::list<int>::iterator it1 = lt1.begin();
while (it1 != lt1.end())
{
cout << *it1 << ' ';
it1++;
}
cout << endl;
const list<int> lt2(lt1.begin(), --lt1.end());
zzx::list<int>::const_iterator it2 = lt2.begin();
while (it2 != lt2.end())
{
cout << *it2 << ' ';
it2++;
}
cout << endl;
默认成员函数
构造函数
void CreatHead() //创造带头双向循环链表结构
{
_head = new Node;
_head->_prev = _head;
_head->_next = _head;
}
- 构造函数有很多种，但都需要先创造出带头双向循环链表结构，会造成代码冗余，增加了代码量和复杂性，为了解决这个问题，就将此板块的代码实现定义在CreatHead()函数体内。
💡list( ) { } ;
- 功能：构造无参的对象。
list() //无参构造
{
CreatHead();
}
💡list(size_t n, const T& val = T( ) ) ；
- 功能：构造含n个val值的对象。
list(size_t n, const T& val) //用n个val值构造
{
CreatHead();
for (int i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
list(int n, const T& val) //为了防止出现“非法间接寻址”错误
{
CreatHead();
for (int i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
Tips: 因为模板参数的匹配原则，会出现防止“非法间接寻址”错误。
💡list( InputIterator first, InputIterator last ) ；
- 功能：构造与[first, last)范围一样多元素的对象。
template<class InputIterator> // 注意：模板内可以在嵌套模板
list(InputIterator first, InputIterator last) //用迭代区间进行构造
{
CreatHead();
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
拷贝构造函数
💡list(const list& v) ；
- 功能：用一个已经存在的对象创建新的对象，两对象中的值相同。
list(const list& lt) //拷贝构造函数，深拷贝-》浅拷贝，指向同一块空间，析构两次
{
CreatHead();
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
Tips : 深拷贝，否则会造成指向同一块空间，被析构两次。
list<int> lt1(5, 2); // 先构造的对象后析构
list<int> lt2 = lt1; //编译器会优化，构造 + 拷贝 - 》构造，默认拷贝构造为值拷贝
lt1.push_back(1);
for (auto& e : lt1)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
for (auto& e : lt2)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
赋值运算符重载
💡list& operator=(list v) ；
- 功能：赋值，两对象已经存在。
list<T>& operator=(list lt) //赋值运算符
{
swap(lt);
return *this;
}
Tips : 深拷贝，否则会造成指向同一块空间，被析构两次。
析构函数
💡~vector( ) { } ；
- 功能：将列表中的元素全部删除(销毁)，并链表结构也被销毁。
~list() //析构函数
{
clear();
delete _head; //
_head = nullptr;
}
数据修改操作
push_back()
💡void push_back(const T& val) ;
- 功能：尾插。
void push_back(const T& val) //尾插
{
/*传统写法
Node* newnode = new Node(val);
Node* tail = _head->_prev;
tail->_next = newnode;
newnode->_prev = tail;
newnode->_next = _head;
_head->_prev = newnode;
*/
insert(end(), val);
}
push_front()
💡void push_front(const T& val) ;
- 功能：头插。
void push_front(const T& val) //头插
{
insert(begin(), val);
}
pop_back()
💡void pop_back( ) ；
- 功能：尾删。
void pop_back() //尾删
{
erase(--end());
}
pop_front()
💡void pop_front( ) ;
- 功能：头删。
void pop_front() //头删
{
erase(begin());
}
swap()
💡void swap(list& lt) ;
- 功能：交换。
void swap(list<T>& lt) //交换
{
std::swap(_head, lt._head);
}
clear()
💡void clear( ) ；
- 功能：从列表容器中删除所有元素（已销毁），并使容器的大小为0，但带头双向链表结构仍在。
void clear() //清空链表中的节点，哨兵位头节点除外，带头双向循环链表结构未被破坏
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
insert()
💡void insert(iterator position , const T& val) ；
- 功能：在指定的位置(迭代器）前插入元素x。
/*insert中迭代器不会失效
原因:未扩容未引起底层空间发生变化，position迭代器未发生变化，仍指向了正确的位置，即使在使用此迭代器仍可以完成insert*/
iterator insert(iterator position, const T& val)
{
Node* newnode = new Node(val);
Node* cur = position._node; //struct中public变量访问可以 对象.变量名
Node* prev = cur->_prev;
prev->_next = newnode;
newnode->_prev = prev;
newnode->_next = cur;
cur->_prev = newnode;
return newnode; //有返回值，与erase匹配
}
- nsert为了与erase匹配，有返回值 ，返回一个指向 新插入 的元素节点的迭代器。
- Tips : insert中迭代器不会失效 。原因 : 未扩容未引起底层空间发生变化，position迭代器未发生变化，仍指向了正确的位置，即使在使用此迭代器仍可以完成insert。
erase()
💡iterator erase(iterator pos) ;
- 功能: 删除指定位置(迭代器)处的值。
//erase中迭代器会失效,原因:position迭代器被delete了，此迭代器不能在被使用了
iterator erase(iterator position)
{
assert(position != end()); //断言，防止删除哨兵位头节点
Node* cur = position._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur; //
cur = nullptr;
return next; //返回删除节点的下一个节点
}
- Tips : erase中迭代器会失效 ,原因 :position迭代器被delete了，此迭代器不能在被使用了，但其他迭代器不受影响，仍然可以正常被使用。
- erase为了防止迭代器失效，有返回值 ，返回一个指向要删除节点的下一个节点的迭代器。
- delete cur ：delete->析构+free , 因为对象里面(节点)进行了资源申请，要调用析构函数，进行资源销毁，在调用free将对象(指针)的空间进行销毁。
容量操作
size
💡size_t size( )const ;
- 功能：计算元素的总个数。
size_t size()const
{
size_t count = 0;
for (auto const& e : *this)
{
count++;
}
return count;
}
- const对象以及非const对象均可以调用const成员函数，原因：权限不能放大(const对象不能调用非const成员函数）。const对象->权限平移，非const对象->权限缩小。
empty
💡bool empty( )const ;
- 功能：判断list中是否存在元素，为空，则返回true,不为空，则返回false。
bool empty()const
{
return size() == 0;
}
数据访问操作
front()
💡T& front( ) ;
- 功能：返回第一个节点中的元素。
T& front()
{
return _head->_next->_data;
}
const T& front()const
{
return _head->_next->_data;
}
back()
💡T& back( ) ;
- 功能：返回最后一个节点中的元素。
T& back()
{
return _head->_prev->_data;
}
const T& back()const
{
return _head->_prev->_data;
}
迭代器
正向迭代器
template<class T, class Ref, class Ptr> //迭代器 Ref(T、const T)、Ptr(T*、const T*):*、->的返回值是否被修改，根据实际清况而定
struct list_iterator {
typedef ListNode<T> Node; //节点
typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self; //迭代器类型
Node* _node; //节点指针
}
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
//it1: 内置类型
ListNode<int>* it1 = lt1._head->_next;
//it2：自定义类型
list<int>::iterator it2 = lt1.begin();
/*尽管it1和it2的值是相同的，但进行++操作时，
编译器将it1当作内置类型(由语言标准指定的)进行处理,*表示取其指向空间中的值，++表示向后走sizeof(类型)的步长
it2为自定义类型，去调用operator*()、operator++()运算符*/
*it1;
++it1;
*it2;
++it2;
cout << sizeof(it1) << endl;
cout << sizeof(it2) << endl;
- 提供统一的方式进行访问和修改，摒弃了底层的细节，使容器进行访问和修改更加容易。
- 底层为原生指针 ,因为list底层结构为链表，物理空间是不连续的，需要运算符重载，而重载运算符需要是自定义类型，指针为内置类型，所以对指针进行了封装list_iterator。
- 为了符合规范，需要typedef将迭代器类型命名为iterator。
Tips ：将模拟实现迭代器的类定义为struct类，且指针_node默认访问权限为public, 原因:list类中的insert、erase，position类型为迭代器，为了类型要匹配(node*),则在类外用迭代器._node进行访问，否则在类外就访问不到_node。
💡不用显示写析构函数，原因:若显示写了，则表示是把该指针指向的节点一并删除，此处并不希望删除链表中的节点，默认生成的析构函数对内置类型不做处理。
未进行资源申请。
💡不用显示写拷贝构造函数，默认生成的拷贝构造函数进行值拷贝，尽管两个指针指向同一块空间，一个指针被销毁，会去调用析构函数，因未显示写析构函数，析构函数对内置类型不做处理,指针变量会被销毁，系统将其回收了，但该指针变量指向的节点还在;
构造函数
💡list_iterator(Node* node = nullptr) ；
list_iterator(Node* node = nullptr) //单参数构造函数支持隐式类型转换 Node*->iterator
:_node(node)
{ }
Tips : 单参数构造函数支持隐式类型转换 Node*->iterator 。
begin() + end()
💡iterator begin( ) ；
- 功能：返回第一个元素的位置(迭代器）。
Tips：list对象为非const对象，就调用begin()、end()，list为const对象，就调用const_iterator begin()const、const_iterator end()const。
iterator begin() //list对象为非const对象
{
return _head->_next; //单参数构造函数支持隐式类型转换
}
💡iterator end( ) ；
- 功能：返回最后一个元素的下一个位置(迭代器）。
iterator end()
{
return _head;
}
const_iterator begin()/end()const
💡const_iterator begin( )const ;
Tips : const_iterator表示对迭代器解引用(*)的值不可以被修改，而迭代器本身可以被修改，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。
/*const_iterator表示* 迭代器的值不可以被修改，而迭代器本身可以被修改，
const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改 */
const_iterator begin()const //list对象为const对象， const对象才能调用const成员函数
{
return _head->_next; //单参数构造函数支持隐式类型转换
}
💡const_iterator end( )const ;
const_iterator end()const
{
return _head;
}
operator*()
💡Ref operator*( ) ；
/*oprator*()不用const，原因:iterator普通迭代器调用普通成员函数，const_iterator中迭代器为非const对象，指向的内容可以被修改
*/
Ref operator*() //只有返回值类型不一致-》模板参数
{
return _node->_data;
}
- const_iterator、iterator区别就在与，const_iterator返回值只可读不可以修改(constT&)，iterator返回值既可读又可以修改(T&)，两者只是返回值类型不同，可以将其定义为模板参数，因为模板参数修饰的是类型。
operator->()
💡Ptr operator->( ) ；
Ptr operator->() //结构体指针，_data为结构体，*it只能取到结构体(自定义类型），若需要cout<<*it，则需要重载<<
{//特殊处理，为了可读性，省略了一个 ->
return &_node->_data; //it->_a1 -》 it.operator->()->_a1
}
struct AA{
int _a1;
int _a2;
AA(int a1 = 1, int a2 = 2)
:_a1(a1)
,_a2(a2)
{ }
};
list<AA> lt4;
lt4.push_back(AA()); //AA()为匿名对象
lt4.push_back(AA(10, 20));
zzx::list<AA>::iterator it2 = lt4.begin();
while (it2 != lt4.end())
{
cout << it2->_a1 << ":" << it2->_a2 << endl;
++it2;
}
cout << endl;
operator!=()
💡bool operator!=(const Self& tmp) ;
bool operator!=(const Self& tmp)
{
return _node != tmp._node; //指针为内置类型，可以直接进行比较
}
operator==()
💡bool operator==(const Self& tmp) ;
bool operator==(const Self& tmp)
{
return _node == tmp._node;
}
前置++和后置++
💡Self& operator++( ) ；
Self& operator++() //前置++
{
_node = _node->_next;
return *this; //引用返回，出了作用域,*this还在，提高返回效率
}
💡Self operator++(int) ；
Self operator++(int) //后置++
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp; //传值返回，出了作用域,tmp就被销毁
}
- 前置++的效率高于后置++，因为前置的++没有生成额外的对象，意味着不需要过多的内存，也就是不需要在栈上开辟额外的空间。而后置的++需要在栈上额外创建对象，占用栈空间，返回后就要调用析构函数。
- 为了与前置++区分，C++规定：后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，由编译器自动传递。
前置–和后置–
💡Self& operator–( ) ；
Self& operator--() //前置--
{
_node = _node->_prev;
return *this; //引用返回，出了作用域,*this还在，提高返回效率
}
💡Self operator–(int) ；
Self operator--(int) //后置--
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp; //传值返回，出了作用域,tmp就被销毁
}
反向迭代器
定义
- 正向迭代器为begin()、end()，反向迭代器为rbegin()、rend()。
- 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++，所以反向迭代器的实现可以借助于正向迭代器来实现，将正向迭代器转换为反向迭代器，即：迭代器适配器。
- 迭代器适配器：给了我任何容器的正向迭代器，就可以适配出该容器的反向迭代器。将正向迭代器的类型定义为类模板，在反向迭代器中根据类模板参数定义正向迭代器对象，反向迭代器各接口的实现均通过调用正向迭代器的接口来实现。
构造函数
💡list_reverse_iterator(iterator cur) ；
//正向迭代器封装了Node*指针，其构造函数参数为Node*,反向迭代器封装了iterator,其构造函数参数为iterator
list_reverse_iterator(iterator cur) //构造函数
:_cur(cur) //单参数构造函数支持隐式类型转换 iterator-》reverse_iterator
{ }
- 单参数构造函数支持隐式类型转换 iterator-》reverse_iterator。
- 正向迭代器封装了Node指针，其构造函数参数为Node,反向迭代器封装了iterator,其构造函数参数为iterator。
rbegin() + rend()
💡reverse_iterator rbegin( ) ；
- 功能：返回第一个元素的前一个位置(迭代器）。
reverse_iterator rbegin() //非const对象
{
return end();
}
💡reverse_iterator rend( ) ；
- 功能：返回第一个元素的位置(迭代器）。
reverse_iterator rend()
{
return begin();
}
const_reverse_iterator rbegin()/rend()const
💡const_reverse_iterator rbegin( )const ;
const_reverse_iterator rbegin()const //const对象
{
return end();
}
💡const_reverse_iterator rend( )const ;
const_reverse_iterator rend()const
{
return begin();
}
operator*()
💡Ref operator*( ) ；
Ref operator*() //只是取其所指向的节点中的值，指针的值并未发生变化
{ //rbegin()=end()、rend()=begin()
iterator tmp = _cur;
--tmp;
return *tmp;
}
operator->()
💡Ptr operator->( ) ；
//正向迭代器operator->()是返回结构体的地址(结构体指针)
Ptr operator->() //结构体指针
{
return &(operator*());
}
- 与正向迭代器的实现相同，正向迭代器operator->()是返回节点值(结构体)的地址(结构体指针)，反向迭代器的operator*()返回的是节点的值。
operator!=()
💡bool operator!=(const Self& s) ;
bool operator!=(const Self& s)
{
return _cur != s._cur;
}
operator==()
💡bool operator==(const Self& s) ;
bool operator==(const Self& s)
{
return _cur == s._cur;
}
前置++和后置++
💡Self& operator++( ) ；
Self& operator++() //前置++
{
--_cur; //正向迭代器往前走
return *this;
}
💡Self operator++(int) ；
Self operator++(int) //后置++
{
Self tmp = *this;
--_cur;
return tmp;
}
前置–和后置–
💡Self& operator–( ) ；
Self& operator--() //前置--
{
++_cur; //正向迭代器往后走
return *this;
}
💡Self operator–(int) ；
Self operator--(int) //后置--
{
Self tmp = *this;
++_cur;
return tmp;
}
list模拟实现总代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<list>
#include"Reserve_Iterator.h"
using namespace std;
namespace zzx {
struct AA{
int _a1;
int _a2;
AA(int a1 = 1, int a2 = 2)
:_a1(a1)
,_a2(a2)
{ }
};
template<class T> //节点
struct ListNode { //struct类未用访问限定符修饰的变量为public,在类外指定类域就可以直接进行访问
ListNode* _prev; //带头双向循环链表
ListNode* _next;
T _data;
ListNode(const T& val = T()) //缺省值-》防止无参调用，因无默认构造函数，又显示写了构造函数，编译器会报错
:_prev(nullptr)
,_next(nullptr)
,_data(val)
{ }
};
/*迭代器:1.提供统一的方式进行访问和修改，摒弃了底层的细节，使容器进行访问和修改更加容易;
* 2.底层为原生指针,因为list底层结构为链表，物理空间是不连续的，需要运算符重载，而重载运算符需要是自定义类型，指针为内置类型，
* 所以对指针进行了封装list_iterator；
* 3.为了符合规范，需要typedef将迭代器类型命名为iterator
*/
template<class T, class Ref, class Ptr> //迭代器 Ref(T、const T)、Ptr(T*、const T*):*、->的返回值是否被修改，根据实际清况而定
struct list_iterator {
typedef ListNode<T> Node; //节点
typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self; //迭代器类型
Node* _node; //节点指针
/*不用显示写析构函数，原因:若显示写了，则表示是把该指针指向的节点一并删除，此处并不希望删除链表中的节点，
默认生成的析构函数对内置类型不做处理。 未进行资源申请;
不用显示写拷贝构造函数，默认生成的拷贝构造函数进行值拷贝，尽管两个指针指向同一块空间，一个指针被销毁，
会去调用析构函数，因未显示写析构函数，析构函数对内置类型不做处理,指针变量会被销毁，系统将其回收了，但该指针变量指向的节点还在;
*/
list_iterator(Node* node = nullptr) //单参数构造函数支持隐式类型转换 Node*->iterator
:_node(node)
{ }
Ptr operator->() //结构体指针，_data为结构体，*it只能取到结构体(自定义类型），若需要cout<<*it，则需要重载<<
{//特殊处理，为了可读性，省略了一个 ->
return &_node->_data; //it->_a1 -》 it.operator->()->_a1
}
/*oprator*()不用const，原因:iterator普通迭代器调用普通成员函数，const_iterator中迭代器为非const对象，指向的内容可以被修改
*/
Ref operator*() //只有返回值类型不一致-》模板参数
{
return _node->_data;
}
Self& operator++() //前置++
{
_node = _node->_next;
return *this; //引用返回，出了作用域,*this还在，提高返回效率
}
Self operator++(int) //后置++
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp; //传值返回，出了作用域,tmp就被销毁
}
Self& operator--() //前置--
{
_node = _node->_prev;
return *this; //引用返回，出了作用域,*this还在，提高返回效率
}
Self operator--(int) //后置--
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp; //传值返回，出了作用域,tmp就被销毁
}
bool operator!=(const Self& tmp)
{
return _node != tmp._node; //指针为内置类型，可以直接进行比较
}
bool operator==(const Self& tmp)
{
return _node == tmp._node;
}
};
template<class iterator, class Ref, class Ptr> //反向迭代器:通过正向迭代器转换而来(迭代器适配器)
struct list_reverse_iterator {
iterator _cur; //迭代器适配器
typedef list_reverse_iterator<iterator, Ref, Ptr> Self;
//正向迭代器封装了Node*指针，其构造函数参数为Node*,反向迭代器封装了iterator,其构造函数参数为iterator
list_reverse_iterator(iterator cur) //构造函数
:_cur(cur) //单参数构造函数支持隐式类型转换 iterator-》reverse_iterator
{ }
Ref operator*() //只是取其所指向的节点中的值，指针的值并未发生变化
{ //rbegin()=end()、rend()=begin()
iterator tmp = _cur;
--tmp;
return *tmp;
}
Self& operator++() //前置++
{
--_cur; //正向迭代器往前走
return *this;
}
Self operator++(int) //后置++
{
Self tmp = *this;
--_cur;
return tmp;
}
Self& operator--() //前置--
{
++_cur; //正向迭代器往后走
return *this;
}
Self operator--(int) //后置--
{
Self tmp = *this;
++_cur;
return tmp;
}
//正向迭代器operator->()是返回结构体的地址(结构体指针)
Ptr operator->() //结构体指针
{
return &(operator*());
}
bool operator!=(const Self& s)
{
return _cur != s._cur;
}
bool operator==(const Self& s)
{
return _cur == s._cur;
}
};
template<class T> //链表-带头双向循环链表，存储的元素为节点
class list { //class类未用访问限定符修饰的变量为private,在类外不可以访问
public:
typedef ListNode<T> Node;
//为了符合规范，需要将迭代器的类型typedef为iterator
typedef list_iterator<T, T&, T*> iterator; // 正向迭代器 、非const
typedef list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator; //const
typedef list_reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator; // 反向迭代器 、非const
typedef list_reverse_iterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator; //const
//正向迭代器
iterator begin() //list对象为非const对象
{
return _head->_next; //单参数构造函数支持隐式类型转换
}
iterator end()
{
return _head;
}
/*const_iterator表示* 迭代器的值不可以被修改，而迭代器本身可以被修改，
const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改 */
const_iterator begin()const //list对象为const对象， const对象才能调用const成员函数
{
return _head->_next; //单参数构造函数支持隐式类型转换
}
const_iterator end()const
{
return _head;
}
//反向迭代器
reverse_iterator rbegin()
{
return end();
}
reverse_iterator rend()
{
return begin();
}
const_reverse_iterator rbegin()const
{
return end();
}
const_reverse_iterator rend()const
{
return begin();
}
void CreatHead() //创造带头双向循环链表结构
{
_head = new Node;
_head->_prev = _head;
_head->_next = _head;
}
//构造函数
list() //无参构造
{
CreatHead();
}
list(size_t n, const T& val) //用n个val值构造
{
CreatHead();
for (int i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
list(int n, const T& val) //为了防止出现“非法间接寻址”错误
{
CreatHead();
for (int i = 0; i < n; i++)
{
push_back(val);
}
}
template<class InputIterator> // 注意： 模板内可以在嵌套模板
list(InputIterator first, InputIterator last) //用迭代区间进行构造
{
CreatHead();
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
list(const list& lt) //拷贝构造函数，深拷贝-》浅拷贝，指向同一块空间，析构两次
{
CreatHead();
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
list<T>& operator=(list lt) //赋值运算符
{
swap(lt);
return *this;
}
~list() //析构函数
{
clear();
delete _head; //
_head = nullptr;
}
//修改
void swap(list<T>& lt) //交换
{
std::swap(_head, lt._head);
}
void clear() //清空链表中的节点，哨兵位头节点除外，带头双向循环链表结构未被破坏
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
void push_back(const T& val) //尾插
{
/*传统写法
Node* newnode = new Node(val);
Node* tail = _head->_prev;
tail->_next = newnode;
newnode->_prev = tail;
newnode->_next = _head;
_head->_prev = newnode;
*/
insert(end(), val);
}
void push_front(const T& val) //头插
{
insert(begin(), val);
}
void pop_back() //尾删
{
erase(--end());
}
void pop_front() //头删
{
erase(begin());
}
/*insert中迭代器不会失效
原因:未扩容未引起底层空间发生变化，position迭代器未发生变化，仍指向了正确的位置，即使在使用此迭代器仍可以完成insert*/
iterator insert(iterator position, const T& val)
{
Node* newnode = new Node(val);
Node* cur = position._node; //struct中public变量访问可以 对象.变量名
Node* prev = cur->_prev;
prev->_next = newnode;
newnode->_prev = prev;
newnode->_next = cur;
cur->_prev = newnode;
return newnode; //有返回值，与erase匹配
}
//erase中迭代器会失效,原因:position迭代器被delete了，此迭代器不能在被使用了
iterator erase(iterator position)
{
assert(position != end()); //断言，防止删除哨兵位头节点
Node* cur = position._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur; //
cur = nullptr;
return next; //返回删除节点的下一个节点
}
//Access
T& front()
{
return _head->_next->_data;
}
const T& front()const
{
return _head->_next->_data;
}
T& back()
{
return _head->_prev->_data;
}
const T& back()const
{
return _head->_prev->_data;
}
//Capacity
size_t size()const
{
size_t count = 0;
for (auto const& e : *this)
{
count++;
}
return count;
}
bool empty()const
{
return size() == 0;
}
Node* _head; //头指针，该指针指向的节点为头节点，不存储任何有效数据
//头节点中的_data不能存储后面节点的总个数，原因:若T为char型，数据个数过大，会数据溢出
};
}
铁铁们，list模拟实现+反向迭代器就到此结束啦，若博主有不好的地方，请指正，欢迎铁铁们留言，请动动你们的手给作者点个👍鼓励吧，你们的鼓励就是我的动力✨
