在上篇中我们已经了解过的list各种接口的功能使用,接下来我们就试着模拟实现一下吧!
**注意:我们在此实现的和C++标准库中实现的有所不同,其目的主要是帮助大家大概理解底层原理。**list的底层结构是带头双向循环链表,是链表就需要有结点,可以单独用一个结构类来存放一个结点的信息,它的大致框架是:
cpp
//写成模板的原因是使其适应结点中数据的各种类型
template<class T>
struct list_node //结点的结构,在C++中struct也是类,与class的区别是,它的成员默认是公有
{
T _data;
list_node<T>* _prev;
list_node<T>* _next;
//构造函数
list_node(const T& data = T())
:_data(data)
,_prev(nullptr)
,_next(nullptr)
{}
};
template<class T>
class list
{
typedef list_node<T> Node;
public:
//...
private:
Node* _head; //指向头节点(哨兵位)
size_t _size; //记录容器中结点个数
};
我们本篇以实现为主,不再细讲各个函数功能介绍。
如果大家对各个成员函数还不太了解其功能时,可以去先看一下这篇文章 -> list容器的基本使用
一、构造函数
cpp
//构造函数
list()
{
//new一个哨兵位头结点
_head = new Node;
_head->_prev = _head;
_head->_next = _head;
_size = 0;
}
对链表进行初始化,即生成一个哨兵位头结点。
二、成员函数
1、size()
cpp
//返回当前容器内结点个数
size_t size() const
{
return _size;
}
2、empty()
cpp
//判断当前容器中结点个数是否为空,若为空返回true,否则返回false
bool empty() const
{
//这两种写法都可以
//return _size == 0;
return _head->_next = _head;
}
3、clear()
4、push_back()
cpp
//在尾部插入一个新结点,它的值为x
void push_back(const T& x)
{
Node* newnode = new Node(x); //生成一个新结点
Node* tail = _head->_prev; //记录插入前最后一个结点的位置
//插入新结点的过程
tail->_next = newnode;
newnode->_next = _head;
newnode->_prev = tail;
_head->_prev = newnode;
//更新_size
++_size;
}
5、insert()
注意:看以下几个成员函数建议先看一下本篇中的 三、迭代器。
cpp
//在it位置之前插入一个新结点,它的值为x
void insert(iterator it, const T& x)
{
Node* newnode = new Node(x);
Node* cur = it._node; //当前位置
Node* prev = cur->_prev; //前一位置
//插入过程
prev->_next = newnode;
newnode->_next = cur;
newnode->_prev = prev;
cur->_prev = newnode;
//更新_size
++_size;
}
6、push_front()
cpp
//头插
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(), x); //复用insert
}
我们也可以对push_back进行修改,让它也复用insert:
cpp
//尾插
void push_back(const T& x)
{
insert(end(), x);
}
7、erase()
cpp
//删除pos位置的结点
void erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
//删除过程
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
//释放删除结点的空间
delete cur;
//更新_size
--_size;
}
8、pop_back()
cpp
//尾删
void pop_back()
{
erase(--end()); //复用erase,end位置上是头结点(哨兵位结点),所以要--
}
9、pop_front()
cpp
//头删
void pop_front()
{
erase(begin()); //复用erase
}
三、迭代器(重点)
1、普通迭代器
我们在之前学到的string类和vector容器中,由于它们的底层是数组,申请的空间是连续的,所以它们的迭代器支持++和解引用,而list的底层是链表,如果直接++或者解引用是达不到我们想要的结果的,所以我们需要单独写一个类来封装结点的指针。
cpp
template<class T>
struct list_iterator //在C++中struct也是类,与class的区别是,它的成员默认是公有
{
typedef list_node<T> Node;
typedef list_iterator<T> Self;
//构造函数
list_iterator(Node* node)
:_node(node) //浅拷贝,不需要深拷贝,不用单独写拷贝构造
{}
//重载解引用操作符,返回当前结点的数据
//引用返回的目的是:可以修改当前结点的值
T& operator*()
{
return _node->_data;
}
//重载前置++,返回值依旧是迭代器
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//重载!=用于判断两个结点是否相等
bool operator!=(const Self& s) const
{
return _node != s._node;
}
public:
Node* _node;
};
迭代器本质上就是指针,由于单纯的指针进行++或解引用达不到我们的意图,所以我们用类将它封装起来,在类中重载运算符,使运算符的效果达到我们的意图,大家不要被这种结构所吓倒,只要理解了,它也没那么难。
在list这个类中可以添加与迭代器相关的接口:
cpp
public:
typedef list_iterator<T> iterator; //typedef的类型也受访问限定符的限制
iterator begin()
{
//有名对象
//iterator it(_head->_next);
//return it;
//匿名对象
//return iterator(_head->_next);
return _head->_next; //隐式类型转换
//以上3种写法均可
}
iterator end()
{
return _head;
}
我们来写一段简单的代码,验证一下功能:
在主函数中调用test_list1:
cpp
void test_list1()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end()) //这里!=已经是重载后的结果
{
cout << *it << " "; //这里的解引用也是重载后的结果
++it; //这里的++还是重载后的结果
}
cout << endl;
}
运行结果:
从结果上看,我们写的代码是没问题的。
我们发现每个容器的迭代器遍历方式几乎一模一样,但是底层是大相径庭的。这就体现了封装的好处,不管是什么容器,都可以用这种方式进行遍历。
用Node*定义的对象是4个字节,用iterator定义的对象也是4个字节,用Node*定义的对象解引用和++不符合我们的要求,用iterator定义的对象解引用和++可以满足我们的要求,这就体现出封装的魅力。
了解上述过程后,我们再来补充一些运算符重载:
cpp
//前置--
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
//后置++
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this); //用系统提供的拷贝构造,完成浅拷贝,因为是迭代器的指针,它的作用就是便于访问,所以不需要写深拷贝
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//后置--
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//相等
bool operator==(const Self& s) const
{
return _node == s._node;
}
迭代器通常模拟指针的功能,自定义类型的指针支持"->"这个操作符,所以我们也可以重载"->"让迭代器也可以使用。
举个例子:
cpp
struct AA
{
int _a1;
};
void test_list2()
{
list<AA> lta;
lta.push_back(AA());
lta.push_back(AA());
lta.push_back(AA());
list<AA>::iterator ita = lta.begin();
while (ita != lta.end())
{
cout << *ita << " ";
++ita;
}
cout << endl;
}
这段代码是运行不起来的,因为lta中的元素是AA这种自定义类型,*ita解引用后会得到AA类型的对象,自定义类型是不支持流插入和流提取的,所以运行不起来。
解决方法1:在AA中重载流插入和流提取
解决方法2:换一种形式打印。
cpp
list<AA>::iterator ita = lta.begin();
while (ita != lta.end())
{
cout << (*ita)._a1 << " ";
++ita;
}
cout << endl;
解决方法3:在迭代器中重载"->",然后用 ita->_a1 的方式访问。
cpp
//在list_iterator中重载"->"
T* operator->()
{
return &(_node->_data);
}
调用时:
cpp
list<AA>::iterator ita = lta.begin();
while (ita != lta.end())
{
cout << ita->_a1 << " "; //按理说应该是ita->->_a1,但两个"->"显得不美观,降低了可读性,所以省略了一个"->"
//cout << ita.operator->()->_a1 << " "; //也可以用这行代码进行理解
++ita;
}
cout << endl;
运行结果:
2、通用容器打印方法
在模拟实现vector这篇文章中时,我们用到了通用的容器打印方法print_container(),既然是通用的,那么在list容器中也可以同样的调用。
cpp
template<class Container>
void print_container(const Container& con)
{
//方式1
//typename Container::const_iterator it = con.begin();//因为con被const修饰,所以这里的it必须是const_iterator
//while (it != con.end())
//{
//cout << *it << " ";
//++it;
//}
//cout << endl;
//方式2
for (auto e : con) // 因为con被const修饰,这里的范围for底层调用的必须是const迭代器
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
3、const迭代器
既然有了通用的打印方法,我们可以写一段代码来验证一下:
在主函数中调用test_list3():
cpp
void test_list3()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
print_container(lt);
}
运行结果:
运行报错。 这是因为我们调用print_container()时传的时普通的容器,而print_container()接收的是const类型的容器,所以在用范围for进行数据打印时,必须传const类型的迭代器。我们当前是普通类型的迭代器,所以报错了。
这里需要区分:const iterator 和 const_iterator 前者是迭代器本身不能修改(这就不能打印了,因为打印时需要++it),后者是迭代器指向的内容不能修改。我们所说的const类型的迭代器是后者(const_iterator)。
在普通迭代器中能修改指向内容的地方只有两个,一是重载解引用(*),二是重载"->"。我们如果想要由普通迭代器改写为const迭代器,就必须单独对着两处进行限制:
cpp
template<class T>
struct list_const_iterator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef list_const_iterator<T> Self;
//构造函数
list_const_iterator(Node* node)
:_node(node) //浅拷贝,不需要深拷贝,不用单独写拷贝构造
{}
//重载解引用操作符,返回当前结点的数据
//引用返回的目的是:可以修改当前结点的值
const T& operator*()
{
return _node->_data;
}
const T* operator->()
{
return &(_node->_data);
}
//重载前置++,返回值依旧是迭代器
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//前置--
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
//后置++
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this); //用系统提供的拷贝构造,完成浅拷贝,因为是迭代器的指针,它的作用就是便于访问,所以不需要写深拷贝
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//后置--
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//不等
bool operator!=(const Self& s) const
{
return _node != s._node;
}
//相等
bool operator==(const Self& s) const
{
return _node == s._node;
}
public:
Node* _node;
};
操作非常简单,我么只需拷贝一份普通迭代器,对普通迭代器换一下名字,然后单独对重载解引用(*) 和 "->" 的地方做出限制(返回值用const修饰)即可。
然后在list类中添加begin和end方法:
cpp
typedef list_const_iterator<T> const_iterator;
const_iterator begin() const
{
return _head->_next; //隐式类型转换
}
const_iterator end() const
{
return _head;//隐式类型转换
}
接下来,我们再次调用test_list3(),看看运行结果:
这样,程序就可以正常运行了。
4、简化
不难发现,我们上面写的list_const_iterator和list_iterator除了operator*和operator->的返回值不一样,其他地方一模一样,那是不是有点冗余了?
由于它们只有两个地方有差异,所以我们可以考虑让它们共用一个模板,只不过模板参数由原先的一个换成三个,具体如下:
cpp
template<class T,class Ref,class Ptr>
struct list_iterator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef list_iterator<T,Ref,Ptr> Self;
//构造函数
list_iterator(Node* node)
:_node(node) //浅拷贝,不需要深拷贝,不用单独写拷贝构造
{}
//重载解引用操作符,返回当前结点的数据
//引用返回的目的是:可以修改当前结点的值
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
Ptr operator->()
{
return &(_node->_data);
}
//重载前置++,返回值依旧是迭代器
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//前置--
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
//后置++
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this); //用系统提供的拷贝构造,完成浅拷贝,因为是迭代器的指针,它的作用就是便于访问,所以不需要写深拷贝
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//后置--
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//不等
bool operator!=(const Self& s) const
{
return _node != s._node;
}
//相等
bool operator==(const Self& s) const
{
return _node == s._node;
}
public:
Node* _node;
};
在list类中,修改typedef中的内容即可:
cpp
//修改前:
//typedef list_iterator<T> iterator;
//typedef list_const_iterator<T> const_iterator;
//修改后:
typedef list_iterator<T,T&,T*> iterator;
typedef list_iterator<T,const T&,const T*> const_iterator;
这样就可以达到合二为一的效果。
四、迭代器失效
1、insert()
这里,insert后就不会出现迭代器失效的问题,我们来看一段代码:
在主函数中调用test_list4():
cpp
void test_list4()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
print_container(lt);
list<int>::iterator it = lt.begin();
lt.insert(it, 10);
*it += 100;
print_container(lt);
}
运行结果:
插入数据后,it的指向并没有发生改变所以它没有迭代器失效的问题。
2、erase()
删除时就会发生迭代器失效的问题,我们来看一段代码:
cpp
void test_list5()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
cout << "删除前:";
print_container(lt);
//删除链表中数据是偶数的结点
auto it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
lt.erase(it);
}
++it;
}
cout << "删除后:";
print_container(lt);
}
运行结果:
显而易见,程序崩溃了。
我们将it位置删除后,it位置对应的结点被释放了,此时it就是野指针,紧接着++it,这肯定是不合规的, 这也就是迭代器失效导致的。
我们要想解决该问题,就需要将erase的返回值由void改为iterator:
cpp
//删除pos位置上的结点
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
//删除过程
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
//释放删除结点的空间
delete cur;
//更新_size
--_size;
return next; //返回下一位置的迭代器,隐式类型转换
}
我们测试代码也需要改一下:
cpp
void test_list5()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
cout << "删除前:";
print_container(lt);
//删除链表中数据是偶数的结点
auto it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
it = lt.erase(it);
}
else //这里加else是为了防止两个重复数据挨在一起导致删不干净的情况
{
++it;
}
}
cout << "删除后:";
print_container(lt);
}
再次运行结果为:
这就解决了迭代器失效的问题。
总结来说:insert后迭代器不失效,erase后迭代器失效。
规范一点的话,我们也应让insert的返回值是iterator:
cpp
//在it位置之前插入
iterator insert(iterator it, const T& x)
{
Node* newnode = new Node(x);
Node* cur = it._node; //当前位置
Node* prev = cur->_prev; //前一位置
//插入过程
prev->_next = newnode;
newnode->_next = cur;
newnode->_prev = prev;
cur->_prev = newnode;
//更新_size
++_size;
return newnode; //返回插入结点的指针,隐式类型转换
}
五、析构函数
cpp
//析构函数
~list()
{
clear(); //清空结点
delete _head; //单独释放头结点
_head = nullptr;
}
六、拷贝构造
cpp
list(const list<T>& lt)
{
for (auto& e : lt) //加引用是为了防止T是自定义类型
{
push_back(e);
}
}
这段代码是有问题的,假设lt1已经存在,现在调用拷贝构造用lt1构造lt2,"list<int> lt2(lt1)",我们在调用拷贝构造时,lt2就不会调用默认构造了,那么lt2就没有头结点,它的_head就是nullptr,直接调用push_back就会出现问题。 链表为空时调用push_back的前提条件是有头结点,并且头结点的_prev和_next都指向自己。所以我们在进行范围for前要初始化一下lt2。
这里写一个函数来初始化:
cpp
void empty_init()
{
//new一个哨兵位头结点
_head = new Node;
_head->_prev = _head;
_head->_next = _head;
_size = 0;
}
拷贝构造:
cpp
//拷贝构造
list(const list<T>& lt)
{
empty_init();
for (auto& e : lt) //加引用是为了防止T是自定义类型
{
push_back(e);
}
}
在主函数中调用test_list6:
cpp
void test_list6()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(4);
cout << "lt1:";
print_container(lt1);
list<int> lt2(lt1); //拷贝构造
cout << "lt2:";
print_container(lt2);
}
运行结果:
有了empty_init这个函数,我们在写构造函数时可以直接调用即可:
cpp
//构造函数
list()
{
//new一个哨兵位头结点
//_head = new Node;
//_head->_prev = _head;
//_head->_next = _head;
// _size = 0;
empty_init();
}
七、赋值重载
cpp
void swap(list<T>& lt)
{
std::swap(_head, lt._head);
std::swap(_size, lt._size);
}
//赋值重载
list<T>& operator=(list<T> lt)
{
swap(lt);
return *this;
}
在主函数调用test_list7():
cpp
void test_list7()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(4);
cout << "lt1(赋值前):";
print_container(lt1);
list<int> lt2;
lt2.push_back(10);
lt2.push_back(20);
lt2.push_back(30);
lt2.push_back(40);
lt1 = lt2; //赋值重载
cout << "lt1(赋值后):";
print_container(lt1);
}
运行结果:
八、源码
1、list.h
cpp
#pragma once
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace blue
{
template<class T>
struct list_node //结点的结构,在C++中struct也是类,与class的区别是,它的成员默认是公有
{
T _data;
list_node<T>* _prev;
list_node<T>* _next;
//构造函数
list_node(const T& data = T())
:_data(data)
,_prev(nullptr)
,_next(nullptr)
{}
};
/*
template<class T>
struct list_iterator //在C++中struct也是类,与class的区别是,它的成员默认是公有
{
typedef list_node<T> Node;
typedef list_iterator<T> Self;
//构造函数
list_iterator(Node* node)
:_node(node) //浅拷贝,不需要深拷贝,不用单独写拷贝构造
{}
//重载解引用操作符,返回当前结点的数据
//引用返回的目的是:可以修改当前结点的值
T& operator*()
{
return _node->_data;
}
//重载前置++,返回值依旧是迭代器
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//前置--
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
//后置++
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this); //用系统提供的拷贝构造,完成浅拷贝,因为是迭代器的指针,它的作用就是便于访问,所以不需要写深拷贝
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//后置--
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//不等
bool operator!=(const Self& s) const
{
return _node != s._node;
}
//相等
bool operator==(const Self& s) const
{
return _node == s._node;
}
T* operator->()
{
return &(_node->_data);
}
public:
Node* _node;
};
*/
/*
template<class T>
struct list_const_iterator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef list_const_iterator<T> Self;
//构造函数
list_const_iterator(Node* node)
:_node(node) //浅拷贝,不需要深拷贝,不用单独写拷贝构造
{}
//重载解引用操作符,返回当前结点的数据
//引用返回的目的是:可以修改当前结点的值
const T& operator*()
{
return _node->_data;
}
const T* operator->()
{
return &(_node->_data);
}
//重载前置++,返回值依旧是迭代器
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//前置--
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
//后置++
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this); //用系统提供的拷贝构造,完成浅拷贝,因为是迭代器的指针,它的作用就是便于访问,所以不需要写深拷贝
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//后置--
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//不等
bool operator!=(const Self& s) const
{
return _node != s._node;
}
//相等
bool operator==(const Self& s) const
{
return _node == s._node;
}
public:
Node* _node;
};
*/
template<class T,class Ref,class Ptr>
struct list_iterator
{
typedef list_node<T> Node;
typedef list_iterator<T,Ref,Ptr> Self;
//构造函数
list_iterator(Node* node)
:_node(node) //浅拷贝,不需要深拷贝,不用单独写拷贝构造
{}
//重载解引用操作符,返回当前结点的数据
//引用返回的目的是:可以修改当前结点的值
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
Ptr operator->()
{
return &(_node->_data);
}
//重载前置++,返回值依旧是迭代器
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//前置--
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
//后置++
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this); //用系统提供的拷贝构造,完成浅拷贝,因为是迭代器的指针,它的作用就是便于访问,所以不需要写深拷贝
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//后置--
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//不等
bool operator!=(const Self& s) const
{
return _node != s._node;
}
//相等
bool operator==(const Self& s) const
{
return _node == s._node;
}
public:
Node* _node;
};
template<class T>
class list
{
typedef list_node<T> Node;
public:
//typedef list_iterator<T> iterator; //typedef的类型也受访问限定符的限制
//typedef list_const_iterator<T> const_iterator;
typedef list_iterator<T,T&,T*> iterator; //typedef的类型也受访问限定符的限制
typedef list_iterator<T,const T&,const T*> const_iterator;
iterator begin()
{
//有名对象
//iterator it(_head->_next);
//return it;
//匿名对象
//return iterator(_head->_next);
return _head->_next; //隐式类型转换
//以上3种写法均可
}
iterator end()
{
return _head;
}
const_iterator begin() const
{
return _head->_next; //隐式类型转换
}
const_iterator end() const
{
return _head;//隐式类型转换
}
void empty_init()
{
//new一个哨兵位头结点
_head = new Node;
_head->_prev = _head;
_head->_next = _head;
_size = 0;
}
//构造函数
list()
{
empty_init();
}
//拷贝构造
list(const list<T>& lt)
{
empty_init();
for (auto& e : lt) //加引用是为了防止T是自定义类型
{
push_back(e);
}
}
void swap(list<T>& lt)
{
std::swap(_head, lt._head);
std::swap(_size, lt._size);
}
//赋值重载
list<T>& operator=(list<T> lt)
{
swap(lt);
return *this;
}
//析构函数
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
size_t size() const
{
return _size;
}
bool empty() const
{
//这两种写法都可以
//return _size == 0;
return _head->_next = _head;
}
//清空容器内所有结点
void clear()
{
auto it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
//尾插
void push_back(const T& x)
{
/*Node* newnode = new Node(x);
Node* tail = _head->_prev;
tail->_next = newnode;
newnode->_next = _head;
newnode->_prev = tail;
_head->_prev = newnode;
++_size;*/
insert(end(), x);
}
在it位置之前插入
//void insert(iterator it, const T& x)
//{
// Node* newnode = new Node(x);
// Node* cur = it._node; //当前位置
// Node* prev = cur->_prev; //前一位置
// //插入过程
// prev->_next = newnode;
// newnode->_next = cur;
// newnode->_prev = prev;
// cur->_prev = newnode;
// //更新_size
// ++_size;
//}
//在it位置之前插入
iterator insert(iterator it, const T& x)
{
Node* newnode = new Node(x);
Node* cur = it._node; //当前位置
Node* prev = cur->_prev; //前一位置
//插入过程
prev->_next = newnode;
newnode->_next = cur;
newnode->_prev = prev;
cur->_prev = newnode;
//更新_size
++_size;
return newnode; //返回插入结点的指针,隐式类型转换
}
//头插
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(), x);
}
//void erase(iterator pos)
//{
// assert(pos != end());
// Node* cur = pos._node;
// Node* prev = cur->_prev;
// Node* next = cur->_next;
// //删除过程
// prev->_next = next;
// next->_prev = prev;
// //释放删除结点的空间
// delete cur;
// //更新_size
// --_size;
//}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
//删除过程
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
//释放删除结点的空间
delete cur;
//更新_size
--_size;
return next; //返回下一位置的迭代器
}
//尾删
void pop_back()
{
erase(--end()); //end位置上是头结点(哨兵位结点),所以要--
}
//头删
void pop_front()
{
erase(begin());
}
private:
Node* _head; //指向头节点(哨兵位)
size_t _size;
};
template<class Container>
void print_container(const Container& con)
{
//typename Container::const_iterator it = con.begin();//因为con被const修饰,所以这里的it必须是const_iterator
//while (it != con.end())
//{
// cout << *it << " ";
// ++it;
//}
//cout << endl;
for (auto e : con) // 因为con被const修饰,这里的范围for底层调用的必须是const迭代器
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
void test_list1()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
}
struct AA
{
int _a1;
};
void test_list2()
{
list<AA> lta;
lta.push_back(AA());
lta.push_back(AA());
lta.push_back(AA());
list<AA>::iterator ita = lta.begin();
while (ita != lta.end())
{
cout << ita->_a1 << " ";
cout << ita.operator->()->_a1 << " ";
++ita;
}
cout << endl;
}
void test_list3()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
print_container(lt);
}
void test_list4()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
print_container(lt);
list<int>::iterator it = lt.begin();
lt.insert(it, 10);
*it += 100;
print_container(lt);
}
void test_list5()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
cout<<"删除前:";
print_container(lt);
//删除链表中数据是偶数的结点
auto it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
it = lt.erase(it);
}
else //这里加else是为了防止两个重复数据挨在一起导致删不干净的情况
{
++it;
}
}
cout << "删除后:";
print_container(lt);
}
void test_list6()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(4);
cout << "lt1:";
print_container(lt1);
list<int> lt2(lt1); //拷贝构造
cout << "lt2:";
print_container(lt2);
}
void test_list7()
{
list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(4);
cout << "lt1(赋值前):";
print_container(lt1);
list<int> lt2;
lt2.push_back(10);
lt2.push_back(20);
lt2.push_back(30);
lt2.push_back(40);
lt1 = lt2; //赋值重载
cout << "lt1(赋值后):";
print_container(lt1);
}
}
2、Test.cpp
cpp
#include "list.h"
int main()
{
//blue::test_list1();
//blue::test_list2();
//blue::test_list3();
//blue::test_list4();
//blue::test_list5();
//blue::test_list6();
//blue::test_list7();
return 0;
}
九、补充
标准库中list对象还可以支持这样初始化:
cpp
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
std::list<int> lt = { 1,2,3,4,5 };
for (auto e : lt)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}
运行结果:
这是C++11中的用法,用{}将一些值包在其中,这种写法的类型是:initializer_list
它是一个类模板。它的底层就是在栈上开辟一个数组将{}中的值存储起来,有两个指针,一个指向起始位置,另外一个指向最后一个有效元素的下一个位置,所以initializer_list类型的对象大小在32位平台下是8字节(两个指针)。
而list对象之所以能这样初始化是因为它的底层有个像这样的构造函数:
cpp
list(initializer_list<T> il)
{
empty_init();
for (auto& e : il)
{
push_back(e);
}
}
调用时是这样的:
cpp
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
//实际上是这样调用
std::list<int> lt1({ 1,2,3,4,5 }); //直接构造
for (auto e : lt1)
cout << e << " ";
cout << endl;
//但我们平时喜欢这样写
std::list<int> lt2 = { 10,20,30,40,50 }; //这里是隐式类型转换,单参数构造函数支持隐式类型转换
for (auto e : lt2)
cout << e << " ";
cout << endl;
const std::list<int>& lt3 = { 3,3,3,3,3 }; //将隐式类型转换过程中的临时对象给lt3了,临时对象具有常性,所以必须加const
return 0;
}
运行结果:
十、结语
本篇内容到这里就结束了,主要模拟实现了list容器的常用接口,希望对大家有些许帮助,祝大家天天开心!