C++的stack和queue类(三):适配所有容器的反向迭代器

目录

前言

list的反向迭代器

list.h文件

ReverseIterator.h文件

test.cpp文件


前言

迭代器按性质分类:

  • 单向:forward_list
  • 双向:list
  • 随机:vector / deque

迭代器按功能分类:

  • 正向
  • 反向
  • const

list的反向迭代器

问题:反向迭代器和正向迭代器的不同点在哪?

答:二者功能类似,只是++和--的方向不一样

基本概念:本来每个容器都要写一个反向迭代器的类,但是这样太费劲了,我们只需要写一个反向迭代器的类模板给编译器,传不同的容器的正向迭代器实例化,编译器帮助我们实例化出各种容器的对应反向迭代器

list.h文件

cpp 复制代码
#pragma once
#include<assert.h>
#include"ReverseIterator.h"

namespace bit
{
	template<class T>
	struct ListNode
	{
		ListNode<T>* _next;
		ListNode<T>* _prev;
		T _data;

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


//正向迭代器的类模板
///
	template<class T, class Ref, class Ptr>
	struct ListIterator
	{

		typedef ListNode<T> Node;
		// typedef ListIterator<T, T&, T*>
		// typedef ListIterator<T, const T&, const T*>
		typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> iterator;

		Node* _node;

		ListIterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}

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

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

		// ++it
		iterator& operator++()
		{
			_node = _node->_next;
			return *this;
		}

		iterator operator++(int)
		{
			iterator tmp(*this);
			_node = _node->_next;

			return tmp;
		}

		iterator& operator--()
		{
			_node = _node->_prev;
			return *this;
		}

		iterator operator--(int)
		{
			iterator tmp(*this);
			_node = _node->_prev;

			return tmp;
		}

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

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

//list类模板
///
	template<class T>
	class list
	{
		typedef ListNode<T> Node;
	public:
		//<容器类>
		typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;//正向迭代器的类模板
		typedef ListIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;//const正向迭代器的类模板

		//<容器的正向迭代器类>
		typedef ReverseIterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;//反向迭代器的类模板
		typedef ReverseIterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;//const反向迭代器的类模板

		//普通反向迭代器(const没写)
		reverse_iterator rbegin()
		{
			return reverse_iterator(end());
		}

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

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

		iterator end()
		{
			return _head;
		}

		// const迭代器,需要是迭代器不能修改,还是迭代器指向的内容?
		// 迭代器指向的内容不能修改!const iterator不是我们需要const迭代器

		// T* const p1
		// const T* p2
		const_iterator begin() const
		{
			return _head->_next;
		}

		const_iterator end() const
		{
			return _head;
		}

		void empty_init()
		{
			_head = new Node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;

			_size = 0;
		}

		list()
		{
			empty_init();
		}

		//C++11的initializer_list
		list(initializer_list<T> il)
		{
			empty_init();

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


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

		// 需要析构,一般就需要自己写深拷贝
		// 不需要析构,一般就不需要自己写深拷贝,默认浅拷贝就可以

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

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

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

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

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

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

		void push_back(const T& x)
		{
			insert(end(), x);
		}

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

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

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

		void insert(iterator pos, const T& val)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* newnode = new Node(val);
			Node* prev = cur->_prev;

			// prev newnode cur;
			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			newnode->_next = cur;
			cur->_prev = newnode;
			_size++;
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* next = cur->_next;

			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;
			delete cur;
			_size--;

			return iterator(next);
		}

		size_t size() const
		{
			return _size;
		}

		bool empty()
		{
			return _size == 0;
		}

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

ReverseIterator.h文件

cpp 复制代码
#pragma once

// 所有容器的反向迭代器
// 迭代器适配器
namespace bit
{
	// vector<T>::iterator
	// list<T>::iterator
	template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
	struct ReverseIterator
	{
		// typedef ReverseIterator<T, T&, T*>
		// typedef ReverseIterator<T, const T&, const T*>
		typedef ReverseIterator<Iterator, Ref, Ptr> rever_iterator;//将反向迭代器的类型重命名为rever_iterator
		
		Iterator _it;//定义一个正向迭代器类型的对象,并对其进行初始化和封装

		ReverseIterator(Iterator it)//反向迭代器的对象由正向迭代器的对象初始化
			:_it(it)
		{}

		Ref operator*()
		{
			Iterator tmp = _it;//不改变原迭代器本身的指向,只想获取迭代器指向的下一个位置的数据的值
			return *(--tmp);
		}

		Ptr operator->()
		{
			return &(operator*());//返回该对象地址,返回值的类型是Ptr*,匿名指针
		}

		//++和--逻辑与正向迭代器相反
		//前置++
		rever_iterator& operator++()//返回类型是一个反向迭代器类类型的引用
		{
			--_it;
			return *this;
		}

		//前置--
		rever_iterator& operator--()
		{
			++_it;
			return *this;
		}

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

test.cpp文件

cpp 复制代码
#include<iostream>
#include<vector>
#include<list>
#include<algorithm>
using namespace std;
#include"list.h"//list必须放在这,list.h中有需要以上头文件的地方,不改变其它代码的前提下放在上面几行会报错

int main()
{
	bit::list<int> lt = { 1,2,3,4 };
	bit::list<int>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
	while (rit != lt.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;

	return 0;
}
  • lt是一个被多参数实例化的一个list类类型的对象
  • rit是一个反向迭代器类型的对象,先调用lt中的rbegin函数,该函数又会调用end函数返回一个实例化好的普通正向迭代器类类型的匿名对象,然后该匿名对象会作为参数传递给ReverseIterator类模板,从而实例化出一个反向迭代器类类型的对象,最后返回给rit
  • 调用lt的rend函数,经过一系列操作后返回一个反向迭代器类类型的匿名对象,rit和该匿名对象一起传入rit的!=重载函数中进行比较,该函数又会调用二者正向迭代器中的!=重载函数,最后将比较结果返回
  • *rit会调用rit中的*重载函数,生成一个临时的正向迭代器类型的对象tmp***(_it是由正向迭代初始化的)--tmp调用正向迭代器的--重载函数令tmp指向的前一个对象,调用tmp的*重载函数返回获取的数据(运用临时对象原迭代器指向的对象不变)***
  • ++rit调用rit的++重载函数,先调用_it的--重载函数将_it指向前一个对象并返回更新后的_it,最后++重载函数返回更新后的_it

~over~

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