【C++】list的模拟实现

news2024/10/6 16:19:05

文章目录

    • 1.list 底层
    • 2. list的模拟实现
      • 1. list_node 类设计
      • 2. list类如何调用类型
      • 3 .push_back(正常实现)
      • 4. 迭代器的实现
        • 第一个模板参数T
        • const迭代器
        • 第二个模板参数Ref
        • 第三个模板参数Ptr
        • 对list封装的理解
      • 5. insert
      • 6.push_back与 push_front(复用)
      • 7. erase
      • 8. pop_back与pop_front (复用)
      • 9. clear 清空数据
      • 10. 迭代器区间构造
      • 12. 拷贝构造
        • 传统写法
        • 现代写法
      • 13. 赋值
    • 3.完整代码

1.list 底层

list为任意位置插入删除的容器，底层为带头双向循环链表

begin() 代表第一个结点，end()代表最后一个结点的下一个

2. list的模拟实现

1. list_node 类设计

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

	};

C++中，Listnode作为类名，而next和prev都是类指针，指针引用成员时使用->，而对象引用成员时使用 .
通过显示实例化，将两个类指针指定类型为T

2. list类如何调用类型

Listnode 代表类型
Listnode 代表类名 + 模板参数 才是类型
而_head 以及创建新节点前都需加上类型

3 .push_back(正常实现)

void push_back(const T&x)//尾插
        {
            node* newnode = new node(x);
            node* tail = _head->_prev;
            tail->_next = newnode;
            newnode->_prev = tail;
            newnode->_next = _head;
            _head->_prev = newnode;
        }

当我们想要创建一个节点时，需要调用node的构造函数
typedef list_node node ，node是由 list_node 类提供的

list_node(const T& x=T())//list类的构造函数
			:_next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
			, _data(x)
		{
		}

最好在构造函数处提供全缺省，对于内置类型int可以使用0，但对于自定义类型来说就不可以，所以为了满足泛型的要求，使用匿名对象调用默认构造函数

4. 迭代器的实现

若在数组上有一个int类型的指针，解引用是int类型的数据，再++可以加载下一个位置，因为物理空间是连续的

同样若在链表上，解引用类型为 node，再++不能到下一个节点，因为物理空间不连续
所以构造迭代器通过封装节点的指针来进行构造 (后面会讲)

第一个模板参数T

创建一个_list_iterator的类，来实现迭代器功能

template<class T>
    struct _list_iterator
    {
        typedef list_node<T> node;
        typedef _list_iterator<T> self;
        node* _node;
        
        _list_iterator(node* n)
            :_node(n)
        {

        }
        T& operator*()//解引用 
        {
            return _node->_data;
        }
        _list_iterator<T>& operator++()//返回迭代器
        {
            _node = _node->_next;//指向下一个节点
            return *this;
        }
        bool operator!=(const self&s)
        {
            return _node != s._node;
        }
    };

在list类中，调用迭代器实现begin()和end()功能
typedef _list_iterator<T,T&,T*> iterator，
通过typedef 将_list_node类模板定义为iterator

iterator begin()
		{
			return iterator(_head->_next);//通过匿名对象访问第一个数据
		}
		iterator end()
		{
			return iterator(_head);//通过匿名对象访问最后一个数据的下一个
		}

在list类中实现begin()和end()，内部调用_list_node类的构造函数

在这里插入图片描述

const迭代器

在这里插入图片描述

假设第一个代表的是T * ，而第二个代表的 T * const，保护迭代器本身不可以被修改，而我们想要保护迭代器指向的内容不可被修改即 const T*

复制_list_iterator类中的内容，并将名字修改为const_list_iterator
只需修改*operator类型为cosnt T& ，说明解引用后的数据返回不能被修改

template<class T>
    struct _list_const_iterator
    {
        typedef list_node<T> node;
        typedef _list_const_iterator<T> self;
        node* _node;

        _list_const_iterator(node* n)
            :_node(n)
        {

        }
        const T& operator*()//解引用 
        {
            return _node->_data;
        }
        self& operator++()//前置++
        {
            _node = _node->_next;//指向下一个节点
            return *this;
        }
        self& operator++(int)//后置++
        {
            self ret = *this;
            _node = _node->_next;
            return ret;
        }
        self& operator--()//前置--
        {
            _node = _node->_prev;
            return *this;
        }
        self& operator--(int)//后置--
        {
            self ret = *this;
            _node = _node->_prev;
            return ret;
        }
        bool operator!=(const self& s)//!=
        {
            return _node != s._node;
        }
        bool operator==(const self& s)//==
        {
            return _node == s._node;
        }
    };

在这里插入图片描述

第二个模板参数Ref

迭代器和const迭代器只有 *operator 的返回值不同，
只需在模板中添加一个参数即可使用一个迭代器实现迭代器和const 迭代器的功能

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

第三个模板参数Ptr

对于内置类型int使用解引用找到对应数据，而自定义类型需使用->寻找下一个节点

AA作为自定义类型，想要找到下一个节点需要使用->，在迭代器中 重载 - >

it->_a1，实际上是 it->->_a1，
it->返回值为AA* ,再通过这个指针使用->指向_a1
但是为了增强可读性，省略了一个->
it->_a1 实际上为 it.operator->()->._a1

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

对list封装的理解

在不考虑封装的情况下，两者等价

从物理空间上来看，it与pnode都是指向1的地址

pnode作为一个原生指针，解引用指针就会拿到这个地址，找到这个地址指向空间的内容
++pnode，找到下一个节点的地址，但是下一个节点不一定是要的节点
*it 识别成为自定义类型就会调用函数

5. insert

void insert(iterator pos,const T&x)//在pos位置前插入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;
        }

6.push_back与 push_front(复用)

两者都可以通过复用 insert的方式实现

void push_back(const T&x)//尾插
        {
            /*node* tail = _head->_prev;
            node* newnode = new node(x);
            tail->_next = newnode;
            newnode->_prev = tail;
            newnode->_next = _head;
            _head->_prev = newnode;*/
            insert(end(), x);
        }
        void push_front(const T&x)//头插
        {
            insert(begin(), x);
        }

7. erase

void erase(iterator pos)//删除pos位置
        {
            //头节点不可以删除
            assert(pos != end());
            node* cur = pos._node;
            node* prev = cur->_prev;
            node* next = cur->_next;
            prev->_next = next;
            next->_prev = prev;
            delete cur;
        }

由于头节点不可以删除，所以使用assert断言的方式

8. pop_back与pop_front (复用)

                void pop_back()//尾删
        {
            erase(--end());
        }
        void pop_front()//头删
        {
            erase(begin());
        }

9. clear 清空数据

void clear()//清空数据
            //但是要注意不要把head清掉
        {

            iterator it = begin();
            while (it != end())
            {
                it=erase(it);//为了防止迭代器失效设置返回值
                 //返回值为当前节点的下一个
            }
        }

迭代器失效是指迭代器所指向的节点失效 即节点被删除了
erase函数执行后，it所指向的节点被删除，因此it无效，在下一次使用it时，必须先给it赋值

为了防止迭代器失效所以使erase设置返回值，返回值为当前节点的下一个

10. 迭代器区间构造

void empty_init()
		{
			_head = new node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		}
template <class Iterator>
		list(Iterator first, Iterator last)
		{
			empty_init();
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				++first;
			}
		}

想要尾插的前提时，需要有头节点的存在，所以设置一个函数对头节点初始化

12. 拷贝构造

传统写法

void empty_init()
		{
			_head = new node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		}
list(const list<T>& It)//拷贝构造  传统写法
        {
            empty_init();//初始化头节点
            for (auto e : It)
            {
                push_back(e);
            }
        }

现代写法

void swap(list<T>& tmp)
        {
            std::swap(_head, tmp._head);
        }
        list(const list<T>& It)//拷贝构造现代写法
        {
            empty_init();//将头节点初始化
            list<T> tmp(It.begin(), It.end());
            swap(tmp);
        }

通过调用std中的swap来达到交换的目的

13. 赋值

void swap(list<T>& tmp)
		{
			std::swap(_head, tmp._head);
		}
list<T>& operator=(list<T> It)
        {
            swap(It);
            return *this;
        }

参数不可以使用 list &，虽然可以达到赋值的目的，但是It的值也会发生改变

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

3.完整代码

#include<iostream>
#include<list>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace yzq
{
	template<class T>
	struct list_node
	{
		list_node<T>* _next;
		list_node<T>* _prev;
		T _data;

		list_node(const T& x=T())//构造函数
			:_next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
			, _data(x)
		{
		}
	};
	//迭代器
	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* n)
			:_node(n)
		{

		}
		Ref operator*()//解引用 
		{
			return _node->_data;
		}
		Ptr operator->()//->
		{
			return &_node->_data;
		}
		self& operator++()//前置++
		{
			_node = _node->_next;//指向下一个节点
			return *this;
		}
		self& operator++(int)//后置++
		{
			self ret = *this;
			_node = _node->_next;
			return ret;
		}
		self& operator--()//前置--
		{
			_node = _node->_prev;
			return *this;
		}
		self& operator--(int)//后置--
		{
			self ret = *this;
			_node = _node->_prev;
			return ret;
		}
		bool operator!=(const self&s)//!=
		{
			return _node != s._node;
		}
		bool operator==(const self& s)//==
		{
			return _node == s._node;
		}
	};
	//const迭代器
	//template<class T>
	//struct _list_const_iterator
	//{
	//	typedef list_node<T> node;
	//	typedef _list_const_iterator<T> self;
	//	node* _node;

	//	_list_const_iterator(node* n)
	//		:_node(n)
	//	{

	//	}
	//	const T& operator*()//解引用 
	//	{
	//		return _node->_data;
	//	}
	//	self& operator++()//前置++
	//	{
	//		_node = _node->_next;//指向下一个节点
	//		return *this;
	//	}
	//	self& operator++(int)//后置++
	//	{
	//		self ret = *this;
	//		_node = _node->_next;
	//		return ret;
	//	}
	//	self& operator--()//前置--
	//	{
	//		_node = _node->_prev;
	//		return *this;
	//	}
	//	self& operator--(int)//后置--
	//	{
	//		self ret = *this;
	//		_node = _node->_prev;
	//		return ret;
	//	}
	//	bool operator!=(const self& s)//!=
	//	{
	//		return _node != s._node;
	//	}
	//	bool operator==(const self& s)//==
	//	{
	//		return _node == s._node;
	//	}
	//};

	template <class T>
	class list
	{
		typedef list_node<T> node;
	public:
		typedef _list_iterator<T,T&,T*> iterator;
		typedef _list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;//const迭代器
		//typedef _list_const_iterator<T> const_iterator;
		void empty_init()
		{
			_head = new node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		}
		list()//构造函数
		{
			empty_init();
		}
		template <class Iterator>
		list(Iterator first, Iterator last)
		{
			empty_init();
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);
				++first;
			}
		}
		//list(const list<T>& It)//拷贝构造
		//{
		//	empty_init();//初始化头节点
		//	for (auto e : It)
		//	{
		//		push_back(e);
		//	}
		//}
		void swap(list<T>& tmp)
		{
			std::swap(_head, tmp._head);
		}
		list(const list<T>& It)//拷贝构造现代写法
		{
			empty_init();//将头节点初始化
			list<T> tmp(It.begin(), It.end());
			swap(tmp);
		}
		list<T>& operator=(list<T> It)//赋值
		{
			swap(It);
			return *this;
		}
		~list()//析构函数
		{
			//将头节点也要释放掉
			clear();
			delete _head;
			_head = nullptr;
		}
		void clear()//清空数据
			//但是要注意不要把head清掉
		{

			iterator it = begin();
			while (it != end())
			{
				it=erase(it);//为了防止迭代器失效设置返回值
				 //返回值为当前节点的下一个
			}
		}

		
		void push_back(const T&x)//尾插
		{
			/*node* tail = _head->_prev;
			node* newnode = new node(x);
			tail->_next = newnode;
			newnode->_prev = tail;
			newnode->_next = _head;
			_head->_prev = newnode;*/
			insert(end(), x);
		}
		void push_front(const T&x)//头插
		{
			insert(begin(), x);
		}
		void insert(iterator pos,const T&x)//在pos位置前插入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;
		}
		iterator erase(iterator pos)//删除pos位置
		{
			//头节点不可以删除
			assert(pos != end());
			node* cur = pos._node;
			node* prev = cur->_prev;
			node* next = cur->_next;
			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;
			delete cur;
			return iterator(next);
		}
		void pop_back()//尾删
		{
			erase(--end());
		}
		void pop_front()//头删
		{
			erase(begin());
		}
		iterator begin()
		{
			return iterator(_head->_next);//通过匿名对象访问第一个数据
		}
		iterator end()
		{
			return iterator(_head);//通过匿名对象访问最后一个数据的下一个
		}
		const_iterator begin()const
		{
			return const_iterator(_head->_next);
		}
		const_iterator end()const
		{
			return const_iterator(_head);
		}
	private:
		node* _head;
	};
	
	/*void test(const list<int>&e)
	{
		list<int>::const_iterator it = e.begin();
			while (it != e.end())
			{
					cout << *it << " ";
				++it;
			}
			cout << endl;
	}
	void test2()
	{
		const list<int> v;
		test(v);

	}*/
	//void test1()
	//{
	//	list<int> v;
	//	v.push_back(1);
	//	v.push_back(2);
	//	v.push_back(3);
	//	v.push_back(4);
	//	list<int>::iterator it= v.begin();
	//	while (it != v.end())
	//	{
	//		cout << *it << " ";
	//		++it;
	//	}
	//	cout << endl;
	//}
	/*struct AA
	{
		int	_a1;
		int _a2;
		AA(int a1=0,int a2=0)
			:_a1(a1)
			,_a2(a2)
		{
		}
	};*/
	/*void test3()
	{
		list<AA>v;
		v.push_back(AA(1, 1));
		v.push_back(AA(2, 2));
		v.push_back(AA(3, 3));
		list<AA>::iterator it = v.begin();
		while (it != v.end())
		{
			cout << it->_a1 << " :"<<it->_a2<<" ";
			cout << endl;
			it++;
		}
	}*/
	//void test4()
	//{
	//	list<int> v;
	//	v.push_back(1);
	//	v.push_back(2);
	//	v.push_back(3);
	//	v.push_back(4);// 1 2 3 4
	//	for (auto e : v)
	//	{
	//		cout << e << " ";
	//	}
	//	cout << endl;
	//	v.clear();
	//	v.push_back(4);//  4
	//	for (auto e : v)
	//	{
	//		cout << e << " ";
	//	}
	//}
	//void test4()
	//{
	//	list<int> v;
	//	v.push_back(1);
	//	v.push_back(2);
	//	v.push_back(3);
	//	v.push_back(4);// 1 2 3 4
	//	for (auto e : v)
	//	{
	//		cout << e << " ";
	//	}
	//	cout << endl;
	//	list<int> v2(v);
	//	for (auto e : v2)// 1 2 3 4
	//	{
	//		cout << e << " ";
	//	}
	//}
	void test4()
	{
		list<int> v;
		v.push_back(1);
		v.push_back(2);//v1 = 1 2
		list<int> v2;
		v2.push_back(5);
		v2.push_back(6);//v2=5 6
			v2 = v;
		for (auto e : v2)// v2=1 2 
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;
		for (auto e : v)// v1=1 2
		{
			cout << e << " ";
		}
	}
}	

int main()
{
	yzq::test4();
	return 0;
}

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elasticsearch 分布式搜索引擎3

1.数据聚合 **聚合&#xff08;aggregations&#xff09;**可以让我们极其方便的实现对数据的统计、分析、运算。例如&#xff1a; 什么品牌的手机最受欢迎&#xff1f;这些手机的平均价格、最高价格、最低价格&#xff1f;这些手机每月的销售情况如何&#xff1f; 实现这些…
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Altium Designer(AD)软件使用记录04-AD设计文件输出汇总

Altium Designer(AD)软件使用记录04-AD设计文件输出汇总

目录Altium Designer(AD)软件使用记录04-AD设计文件输出汇总准备工作1、放置层标识&#xff08;标清每个层的顺序&#xff09;2、放置钻孔图&#xff08;表明孔的一些参数&#xff09;3、设置原点坐标一、文件输出1、Gerber文件&#xff08;光绘文件&#xff09;2、钻孔文件3、…
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EasyExcell导出excel添加水印

EasyExcell导出excel添加水印

EasyExcell导出excel添加水印1、添加easyExcel相关依赖2、准备基础工具类3、创建水印handler类4、创建单元测试类WriteTest.class5、测试结果1、添加easyExcel相关依赖 <dependency><groupId>org.apache.poi</groupId><artifactId>poi</artifactId&…
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Reactor模式

Reactor模式

Reactor是一种设计模式&#xff0c;可以用于构建高并发的网络服务器。 Reactor模式的好处在于&#xff1a;可以在一个或多个reactor线程使用多路复用技术去管理所有网络连接连接建立、IO请求&#xff0c;保证工作线程不被IO阻塞。 前置知识&#xff1a;IO多路复用技术 1. 传统网…
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如何通过外贸网站SEO优化，提升您的品牌曝光度和海外业务销售额？

如何通过外贸网站SEO优化，提升您的品牌曝光度和海外业务销售额？

随着全球化的不断推进和互联网的普及&#xff0c;越来越多的外贸企业开始重视SEO优化&#xff0c;以提升自身品牌的曝光度和海外业务的销售额。 但是&#xff0c;对于许多外贸企业而言&#xff0c;SEO优化似乎是一个非常陌生的领域&#xff0c;他们并不清楚该如何进行优化。 …
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两会特稿 | 项国就书法学术论文入编《中国民族博览》国家一级大型文化类期刊

两会特稿 | 项国就书法学术论文入编《中国民族博览》国家一级大型文化类期刊

2022 年 7 月&#xff0c;著名书法家项国就撰写的书法学术论文《探究〈散氏盘〉与其临创感悟》入编国家一级大型文化类期刊《中国民族博览》&#xff0c;并于 2023 年 1 月正式出刊发表。 据悉&#xff0c;《散氏盘》是我国最重要的书法艺术形式之一&#xff0c;研究《散氏盘…
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并发编程之AtomicUnsafe

并发编程之AtomicUnsafe

目录 原子操作 定义 术语 处理器如何实现原子操作 处理器自动保证基本内存操作的原子性 使用总线锁保证原子性 使用缓存锁保证原子性 Java当中如何实现原子操作 Atomic 定义 原子更新基本类型类 原子更新数组类 原子更新引用类型 原子更新字段类 Unsafe应用解析…
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【MySQL】MySQL的锁机制

【MySQL】MySQL的锁机制

目录 概述 MyISAM 表锁 InnoDB行锁 概述 锁是计算机协调多个进程或线程并发访问某一资源的机制&#xff08;避免争抢&#xff09;。 在数据库中&#xff0c;除传统的 计算资源&#xff08;如 CPU、RAM、I/O 等&#xff09;的争用以外&#xff0c;数据也是一种供许多用户共…
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中断以及 PIC可编程中断控制器

中断以及 PIC可编程中断控制器

1 中断分为同步中断&#xff08;中断&#xff09;和异步中断&#xff08;异常&#xff09; 1.1 中断和异常的不同 中断由IO设备和定时器产生&#xff0c;用户的一次按键会引起中断。异步。 异常一般由程序错误产生或者由内核必须处理的异常条件产生。同步。缺页异常&#xff…
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【Linux】关机、重启和用户登录注销

【Linux】关机、重启和用户登录注销

目录1 关机&重启命令1.1 基本介绍1.2 注意细节2 用户登录和注销2.1 基本介绍2.2 使用细节1 关机&重启命令 1.1 基本介绍 shutdown -h now          立刻关机shutdown -h 1            “hello&#xff0c;1分钟后会关机了”shutdown -r now   …
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【hadoop】介绍

【hadoop】介绍

目录 介绍 版本 优势 大数据技术生态体系 介绍 Hadoop是一个由Apache基金会所开发的分布式系统基础架构。 解决 存储和分析计算Google在大数据方面的三篇论文GFS --->HDFS Map-Reduce --->MR BigTable --->HBaseHadoop创始人Doug Cutting版本 Hadoop 三大发行版本&a…
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一文带你了解MySQL的Explain

一文带你了解MySQL的Explain

日常工作中&#xff0c;我们经常会收到慢sql告警&#xff0c;前面也写过两篇优化文章&#xff0c;SQL的优化思路和使用规范_出世&入世的博客-CSDN博客 MySQL优化策略_出世&入世的博客-CSDN博客 在优化这些慢sql时&#xff0c;我们经常需要用到explain这个命令来查看…
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aws dynamodb java低等级api和高级客户端api的使用

aws dynamodb java低等级api和高级客户端api的使用

参考资料 https://docs.amazonaws.cn/zh_cn/sdk-for-java/latest/developer-guide/setup-project-maven.html 初始化环境 创建maven项目 mvn org.apache.maven.plugins:maven-archetype-plugin:3.1.2:generate \-DarchetypeArtifactId"maven-archetype-quickstart&quo…
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正则表达式引擎NFA自动机的回溯解决方案总结

正则表达式引擎NFA自动机的回溯解决方案总结

前几天线上一个项目监控信息突然报告异常&#xff0c;上到机器上后查看相关资源的使用情况&#xff0c;发现 CPU 利用率将近 100%。通过 Java 自带的线程 Dump 工具&#xff0c;我们导出了出问题的堆栈信息。 我们可以看到所有的堆栈都指向了一个名为 validateUrl 的方法&#…
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【C语言】每日刷题 —— 牛客语法篇（4）

【C语言】每日刷题 —— 牛客语法篇（4）

&#x1f680;&#x1f680;前言 大家好&#xff0c;继续更新专栏 c_牛客&#xff0c;不出意外的话每天更新十道题&#xff0c;难度也是从易到难&#xff0c;自己复习的同时也希望能帮助到大家&#xff0c;题目答案会根据我所学到的知识提供最优解。 &#x1f3e1;个人主页&am…
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