List
- 一、创建节点结构
- 二、创建迭代器类
- 1、类的结构
- 2、一系列的运算符重载
- 三、创建list
- 1、细节把握
- 2、迭代器函数
- 3、构造函数和析构函数
- 4、增删查改的成员函数
一、创建节点结构
template <class T>//节点结构
struct ListNode {
ListNode<T>* _next;
ListNode<T>* _prev;
T _val;
ListNode(const T& x = T())//T()默认值
:_next(nullptr),
_prev (nullptr),
_val (x)
{}
};
1、这里构建了模板类，使得节点支持多种数据类型和自定义类型
2、由于节点要被全局调用，所以这里写的是struct默认公有
3、给节点值赋值时，参数缺省值为T()，指的是c++11的默认赋值，内置类型使用默认值，如int为0，double为0.0，自定义类型给自定义默认值
二、创建迭代器类
由于迭代器在使用时，会面临可修改和不可修改的选择所以会有两种迭代器，所以这里可以选择传入参数进行调整
template <class T, class Ref, class Ptr>//模板参数，数值，引用，指针，方便构建多种类型的类
struct ListIterator
对迭代器封装使得用户在使用时，不用过多的繁琐操作，仅需使用一个迭代器就好，在内部typedef使得iterator有更强的适配性
- 这里的成员变量仅有一个节点类型的指针。
1、类的结构
该类只是对迭代器的一系列封装，并实现一些运算符重载
成员变量仅用维护一个节点类型的指针
Node* _node;//成员变量仅维护一个指针
由于List是非顺序结构，所以迭代器的跳跃访问很重要：
对迭代器的顺序访问，需要借助operator++/–/*
2、一系列的运算符重载
Ref operator*()
{
return _node->_val;
}
//it->
Ptr operator->()
{
return &_node->_val;
}
//++it
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//it++
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//--it
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
//it--
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
bool operator!=(const Self& it)
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(const Self& it)
{
return _node == it._node;
}
这里需要着重强调一下operator->
由于iterator是原生指针，所以对其直接解引用非常重要
class A
{
public:
A(int a = 0,int b = 0 )
:_a(a),
_b(b)
{}
int _a;
int _b;
};
如节点为A类型的结构体，想通过迭代器访问_a,_b，有两种方法
1、(*it)._a (*it)._b
这里相当于对指针解引用，拿到节点，对节点直接访问
2、it->_a it->_b
Ptr operator->()
{
return &_node->_val;
}
这里重载的符号为->返回的节点val值的地址，按理在调用时it->为地址，则需要it->()->_a 但是编译器为了调用的直观性进行优化，仅需一个箭头即可
三、创建list
template<class T>
class list
1、细节把握
- 使用typedef将iterator统一起来
typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
typedef ListIterator<T,const T&, const T*> const_iterator;
- 成员变量为一个哨兵位的头节点和控制节点数量的统计_size,当然也可以通过遍历的方法现场统计
- 链表示意可以参考链接: 双向循环链表
2、迭代器函数
iterator begin()
{
return _head->_next;
}
iterator end()
{
return _head;
}
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end() const
{
return _head;
}
两个版本的迭代器，自主挑选，由于前方处理过细节所以这里函数类型就不会冗余
3、构造函数和析构函数
1、 由于存在哨兵位头节点的创建，所以我们可以先写一个创建头节点的函数，方便后续构造函数调用
void empty_init()
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
让头节点的前后指针指向自己
2、 构造函数和赋值拷贝
list()//无参数拷贝
{
empty_init();
}
list(const list<T>& lt)//对象拷贝构造
{
empty_init();
for (auto& e : lt)
push_back(e);
}
void swap(list<T>& lt)
{
std:; swap(_head, lt._head);
std:; swap(_size, lt._size);
}
list<T>& operator=(list<T> lt)
{
swap(lt);
return *this;
}
值得注意的是拷贝构造的函数是一种现代写法，细节传实参拷贝，返回引用类型，等价于利用第二个构造函数，以对象构造了一个初始化的lt,然后交换lt与待拷贝的变量，并返回待拷贝的引用
3、 析构函数
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
这里创建一个clear函数配合erase将节点统统释放，最后释放掉哨兵位头节点
4、增删查改的成员函数
这一部分关注好insert,erase函数就好，其他位置函数可直接附用
void insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* cur = pos._node;
Node* newnode = new Node(val);
Node* prev = cur->_prev;
prev->_next = newnode;
newnode->_prev = prev;
newnode->_next = cur;
cur->_prev = newnode;
++_size;
}
这里是基础的节点插入，如有疑问可查阅往期讲解
- 链表示意可以参考链接: 双向循环链表
iterator erase(iterator pos)
{
Node* cur = pos._node;
Node* next = cur->_next;
Node* prev = cur->_prev;
delete cur;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
--_size;
return iterator(next);
}
值得注意的是，erase的返回值为删除位置的迭代器的下一个，因为一旦释放该位置，则会导致外面迭代器失效成为野指针，所以返回值向后走一个能避免访问冲突
其他的函数直接附用
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
void push_back(const T& val)
{
insert(end(), val);
}
void push_front(const T& val)
{
insert(begin(), val);
}
最后进行几个简单测试：
void test1()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
auto it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
lt.erase(lt.begin());
lt.erase(lt.begin());
lt.insert((--lt.end()), 10);
for (auto& e : lt)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void test2()
{
class A
{
public:
A(int a = 0,int b = 0 )
:_a(a),
_b(b)
{}
int _a;
int _b;
};
A a(1, 1);//传参拷贝
A b(a);//对象拷贝
list<A> la;
la.push_back(a);
la.push_back(b);
la.push_back({ 3,3 });//多参数拷贝
la.push_back(A(1, 2));//匿名对象拷贝
auto it = la.begin();
while (it != la.end())
{
cout << it->_a << " "<<it->_b<<endl;
++it;
}
}
这里有个小点，关于隐式类型转换，单参数拷贝时用（），多参数时用{}。
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