c++list模拟实现

1.list初始化

首先要有一个节点类

初始化列表进行nullptr的赋初值

然后就是链表的无参构造

双向链表，连接后要构成一个环，如上empty_init；

2.push_back

注意，双向链表，tail就是head的prev；

3.迭代器

之前模拟实现string和vector的时候，迭代器使用的是原生指针，那这里可以吗？因为要进行++操作，而原生指针++是物理结构上的++，不是逻辑结构上的++，所以不能使用原生指针，而要定义成一个结构体，其中存放指针域，从而实现逻辑上的++。

迭代器结构体如下：

迭代器要实现++、!=、解引用的重载函数

这样对吗？显然不对，迭代器加加后，返回的还是一个迭代器，所以应该返回迭代器对象，而++是自身++，所以应该this这个迭代器的node变成当前的下一个，如下：

下面是解引用：这样对吗？

返回值应该是T类型的引用，是正确的。

4.迭代器的begin end

这个函数应该写在哪里呢？写在list中，因为是list调用这两个函数

这个函数的返回值是一个结构体，所以可以像第一种方式一样，return iterator(_head->_next)，但是c++支持单参数构造函数的隐式类型转换，所以可以直接使用第二种方式，它会饮食调用iterator的单参构造函数。但是，刚刚写的构造函数就不适用了：

这种写法的参数是一个node类型，但是begin和end返回的是指针类型，所以这个构造函数应该改成：

5.insert

有了迭代器就可以写insert了，使用迭代器定义起始值

6.erase

注意，node是new开辟的空间，所以一定要delete

测试一下insert和end：

当我们想erase第三个node时，发现+使用不了，因为他不是原生指针，所以要自己重写，进行运算符重载：

此时就可以用erase和insert实现pushback和popback：

7.clear

clear时清空链表，但不是销毁链表，所以表头要保留，如上。注意，释放当前节点之前，要记录下下一个节点，防止之后找不到下一个要释放的节点。

但是下面的程序崩溃了，按理说，空链表因该打印出来是空的，但是却崩溃了，为什么？

因为，clear之后，没有把head的next域和指针域改变，所以如下：

这样写clear太麻烦了，我们可以调用erase，如下：

但是注意，it已经释放掉了，再去加加，就会出问题，所以当erase之后，it应该指向被释放掉的元素的下一个位置，所以erase函数应该加上返回值

但是，这样的话，erase就不能简单地返回普通引用了，而要返回const引用，因为单参数构造函数的隐式类型转换要生成临时对象，临时对象具有常性

8.~list

首先清空链表，再将其头节点的空间释放掉并置为空，防止形成野指针！！！

10.->迭代器访问成员重载

现在有下面的情形：

A是一个自定义的类，想要使用list迭代器输出a的内容，但是<<不能使用，有下面的几种解决方法

1.让A自己实现流插入重载

2.*(it)._a进行输出，其中，*是迭代器重载的

3.it->_a想要这样实现，就需要让迭代器重载->运算符

如下：

注意，这里返回的是数据的地址，在这里就是A对象的地址，最后让A对象去访问它的_a成员。但是_a是私有的，所以可以将A类携程结构体。

10.const迭代器

什么是const迭代器呢？const迭代器等同于const T* 也就是说，const迭代器可以加加减减改变指向，但是其指向的了内容不能够改变，也就是说，list的const迭代器内部的_node指针指向的内容不能够改变。所以，对于那些重载的函数，++ --是针对迭代器本身进行操作的，不需要改，而对于解引用操作，由于解引用拿到的是node，不能对node进行修改，所以应该在解引用返回时返回const T*类型的

第一种方法就是再写一个const迭代器的结构体

cpp 复制代码

template<class T>
struct __const_list_iterator
{
	typedef list_node<T> Node;
	typedef __const_list_iterator<T> self;
	const Node* _node;
	__const_list_iterator(Node* node)
		:_node(node)
	{}
	self& operator++()
	{
		_node = _node->_next;
		return *this;
	}
	self operator++(int)
	{
		self tmp(this->_node);
		_node = _node->_next;
		return tmp;
	}
	self operator--()
	{
		self tmp(this->_node);
		_node = _node->_prev;
		return tmp;
	}
	
	bool operator!=(const self& s)
	{
		return _node != s._node;
	}
	const T& operator*()
	{
		return _node->_data;
	}
	
	const T* operator->()
	{
		return &_node->_data;
	}
	
};

其实只有*和->重载函数的返回值变成了const T*。也就是将原来所有返回T*的都变成const T*

通过下面的打印函数测试一下：

但是发现，打印完之后，程序崩溃了。为什么呢？调试后得知是在main函数中对lt进行析构的时候崩溃的。再仔细调试可以看到在main函数析构之前lt已经被析构了。为什么呢？？？因为我们还没有进行拷贝构造的重载，所以在传参时变成了默认的浅拷贝，所以都指向了同一块空间，所以print函数中对形参进行析构的同时其实就是对lt进行了析构。

那该怎么办呢？当然是传递引用啦：

这回就对了，而且咱们写的const迭代器也被成功调用了

但是再写一个类太麻烦了，我们可以尝试使用之前写的迭代器。该怎么用呢？

根据上面写的两个iterator类的分析，可以看出来，只有operator*和operator->的返回值不一样，其他都一样，所以可以在类模板参数中加俩个参数，如果想要编译器生成const迭代器，就传入const有关的参数，如下：

cpp 复制代码

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)
	{}
	self& operator++()
	{
		_node = _node->_next;
		return *this;
	}
	self& operator--()
	{
		_node = _node->_prev;
		return *this;
	}
	self operator++(int)
	{
		self tmp(*this);
		_node = _node->_next;
		return tmp;
	}
	self operator--(int)
	{
		self tmp(*this);
		_node = _node->_prev;
		return tmp;
	}
	self& operator+(int i)
	{
		while (i > 0)
		{
			_node = _node->_next;
			i--;
		}
		return *this;
	}
	self& operator-(int i)
	{
		while (i > 0)
		{
			_node = _node->_prev;
			i--;
		}
		return *this;
	}
	bool operator!=(const self& s)
	{
		return _node != s._node;
	}
	Ref operator*()
	{
		return _node->_data;
	}
	Ptr operator->()
	{
		return &_node->_data;
	}
	
};

主要就是最后两个函数，用到了Ref和Ptr

cpp 复制代码

template<class T>
class list
{
	typedef struct list_node<T> Node;
	//typedef struct __list_iterator<T> iterator;//封装/接口的统一性，所有迭代器都这样表示
	//typedef struct __const_list_iterator<T> const_iterator;
	typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
	typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
    iterator begin()
    {
	    return _head->_next;
    }
    iterator end()//end 返回的是最后一个节点的末尾，也就是head
    {
	    return _head;
    }

    const_iterator begin()const
    {
	    return _head->_next;
    }
    const_iterator end()const//end 返回的是最后一个节点的末尾，也就是head
    {
	    return _head;
    }
..................
}

这样就实现了类模板的复用