C++中的list（2）//简单复现list中的关键逻辑
前言
-
这一节的主要内容就是：简单复现list中的关键逻辑。同样的，我们这一节也是先粗略的看一眼源码，结合源码，边理解边复现。源码我已经上传到gitee，网址如下：Murphy/博客存档，我们主要看的就是其中的
stl_list.h -
其次就是这一节是有难度的，但是难度很高吗？也不是很高，我尽量捋顺了给大家说清楚。这一节最主要的几个知识点就是：模板、封装、以及数据结构的逻辑。
自我梳理的逻辑
这一部分大家可看可不看，这是我自己梳理的一个逻辑过程，帮助我自己理解list的。大家感兴趣可以看一下，当然也可以直接跳过这部分。
数据结构的逻辑
首先我们知道list容器是一个带头双向循环链表。它和之前的string和vector不一样。链表的底层空间是不连续的，是通过一个一个节点相连形成的。
string类实例化出来的对象实际上是一个字符串或者说字符数组，vector实例化出来的对象实际上就是一个数组，他们空间连续，且可以直接通过new来为数组开辟空间。而且string对象和vector对象中的数组就只是存储目标数据。
而list类实例化出来的对象实际上是一个带头双向循环链表。首先，链表不是数组，链表不能通过new来直接开辟空间。链表是由节点组成的，对链表的管理其实就是对节点的管理。节点的实现是通过结构体来实现的。因为每一个节点中存储的数据不单纯是一个目标数据，还有上一个节点的地址和下一个节点的地址，所以需要用到结构体。上面说过，链表是由节点组成的，对链表的管理其实就是对节点的管理，new无法直接为链表开辟空间，但是new可以为结构体开辟空间。
那么要实现一个list类，它其中的成员变量是什么呢？我们可以先借鉴string和vector，string类我们复现的时候它的成员变量是一个指针（指向数组的指针），一个有效元素个数，一个空间容量大小。因为数组底层空间连续，那么只要知道了首元素的地址（也就是指向数组的那个指针），那么就可以通过对指针进行加减访问到每一个数据。
vector类复现的时候是有三个指针，分别指向数组首元素的地址，有效元素结束位置，数组空间结束位置。同样的，最主要的就是数组首元素地址，因为知道首元素地址之后就可以访问到别的元素。
到了list类，因为我们要实现带头的双向循环链表，那么我们想通过一个简单的成员变量就能找到全部成员，那么我们这里list类的成员变量应该就是：指向头节点的指针。知道头节点的位置之后，我们就可以通过头节点中记录的下一个节点的地址，找到下一个节点，以此类推，找到全部节点。
那么list类中的成员变量需要包含size（有效元素个数）和capacity（容量大小）吗？
那么很明显是不需要的，首先链表的节点是按需开辟，当需要有一个新节点的时候直接创建一个就ok了，它不像数组那样底层空间连续，开辟空间就一整块的开，链表是有一个数据进来的时候开辟一个节点的空间。所以就不涉及到容量大小capacity的问题。size的存在其实主要是与capacity区别开，且方便判断容量占用是否已满，用处其实也不大，因为在链表中，全都是有效元素，它不像vector和string类中的数组，由于空间可能会有冗余，所以才会有有效元素和容量大小的概念。
所以list类是不需要size和capacity这两个成员变量的，而且类里面也会提供size( )函数，所以size更没必要存在了。
带头双向循环链表是一个很不错的数据结构，能极大的方便我们程序员管理数据。
封装&&模板
在list中，我们就可以很明显的感觉到C++的封装和C++借助封装和模板来实现泛型编程的思想。在这一节，你首先得明白list类是什么样的，为什么是这样，也就是上面刚刚说的数据结构的逻辑，然后便是封装思想。封装其实不是什么很高级的东西，但是它就是很有用。
这里的封装主要体现在两个地方，一方面是：类，一方面是：迭代器。list类其实就是对带头双向循环链表的一个封装，并且通过模板来实现存储不同类型的数据。
C++借助类的封装和模板，我们可以发现我们学习的容器在表面上都很相似，用法也十分相似。这其实就是封装和模板的作用。首先我们学习容器的时候，可以发现C++提供的接口都很相似，用法相似，这能极大的帮助我们上手学习C++的容器。其次，当我们真正去实现C++的容器的时候又会发现它们的底层是不一样的，这就带来另一个好处就是，隐藏底层实现细节。
在这一节中，list类对带头双向循环链表的封装是比较容易理解的。但是迭代器对节点指针的封装就比较难理解了。
一方面list的迭代器不同于我们前面学的string和vector，我们在学习vector和string的时候可能感觉他们的迭代器实现很简单，不就是指针嘛。但是要知道，它们底层的物理空间是连续的，所以它们的原生指针（没有经过封装的指针）就是天然迭代器。只需要给它们的原生指针改个名字叫迭代器就行了。
那为什么底层物理空间连续的容器，它们的原生指针就能直接做迭代器呢？迭代器，迭代器，顾名思义，迭代，遍历数据用的。这里我们就拿vector来举例，当我们知道了首元素地址，也就是it=begin( )的时候，我们每对it进行一次++，it就会指向下一个元素。对it解引用就是数据本身。
但是，链表中节点的指针能直接当迭代器吗？假设我们直接使用链表中节点的指针做迭代器。同样是it=begin( )，当我们对it++的时候，it会指向什么地方？指向下一个节点吗？很明显，不一定。因为链表的底层物理空间不是连续的，所以对it++的时候（也就是对节点指针++）是无法准确的找到下一个节点的。
同样，当我们对it解引用的时候，也就是*it，我们可以得到存储的有效数据吗？很明显，也不行，为啥，因为it其实就是结构体指针，解引用之后就是结构体，结构体里面有前后节点的地址以及有效数据，我们无法直接通过对it解引用来获得我们想要的有效数据。
之前我们学习vector和string的时候，都是直接把原生指针改个名，改成iterator直接用。现在不行了。我们直接对结构体指针改个名，无法实现我们想要的结果。
我们想要的是：当我们对迭代器加减的时候能准确的找到前后节点的位置，对迭代器解引用能直接获得有效数据。
那么我们想实现这样的功能，我们目前只能借助函数重载来实现（我也不知道还有什么办法，我也才刚开始学）。
要知道所有的迭代器底层都是指针。我们要通过函数重载，使得迭代器的动作符合我们的要求。更改迭代器动作实质上就是更改结构体指针的动作逻辑，让结构体指针++的时候不是传统意义上的++，而是找到下一个节点的地址。
所以我们要对结构体指针的行为进行运算符重载来达到我们的目的。
但是，运算符重载的一个要求就是该类型是自定义类型，就好比如我们最开始学习的时候的时间类，我们可以使用运算符重载，使得时间类++是什么结果，--是什么结果。
所以，我们要对结构体指针进行封装，封装成一个自定义类型，然后在这个自定义类型里面，重载++和--和解引用等逻辑。
然后我们再对这个自定义类型改个名（iterator），这样我们就得到我们想要的迭代器了。
那么这里其实就有两层封装，一层是对结构体指针进行封装得到一个我们可以操作的自定义类型，一层是对自定义类型进行封装成迭代器。
那么list容器整体的重难点我已经梳理完了，接下来代码的讲解中我也会结合的讲。
源码
这里我也给大家把源码贴出来：
cpp
/*
*
* Copyright (c) 1994
* Hewlett-Packard Company
*
* Permission to use, copy, modify, distribute and sell this software
* and its documentation for any purpose is hereby granted without fee,
* provided that the above copyright notice appear in all copies and
* that both that copyright notice and this permission notice appear
* in supporting documentation. Hewlett-Packard Company makes no
* representations about the suitability of this software for any
* purpose. It is provided "as is" without express or implied warranty.
*
*
* Copyright (c) 1996,1997
* Silicon Graphics Computer Systems, Inc.
*
* Permission to use, copy, modify, distribute and sell this software
* and its documentation for any purpose is hereby granted without fee,
* provided that the above copyright notice appear in all copies and
* that both that copyright notice and this permission notice appear
* in supporting documentation. Silicon Graphics makes no
* representations about the suitability of this software for any
* purpose. It is provided "as is" without express or implied warranty.
*/
/* NOTE: This is an internal header file, included by other STL headers.
* You should not attempt to use it directly.
*/
#ifndef __SGI_STL_INTERNAL_LIST_H
#define __SGI_STL_INTERNAL_LIST_H
__STL_BEGIN_NAMESPACE
#if defined(__sgi) && !defined(__GNUC__) && (_MIPS_SIM != _MIPS_SIM_ABI32)
#pragma set woff 1174
#endif
template <class T>
struct __list_node {
typedef void* void_pointer;
void_pointer next;
void_pointer prev;
T data;
};
template<class T, class Ref, class Ptr>
struct __list_iterator {
typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
typedef T value_type;
typedef Ptr pointer;
typedef Ref reference;
typedef __list_node<T>* link_type;
typedef size_t size_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
link_type node;
__list_iterator(link_type x) : node(x) {}
__list_iterator() {}
__list_iterator(const iterator& x) : node(x.node) {}
bool operator==(const self& x) const { return node == x.node; }
bool operator!=(const self& x) const { return node != x.node; }
reference operator*() const { return (*node).data; }
#ifndef __SGI_STL_NO_ARROW_OPERATOR
pointer operator->() const { return &(operator*()); }
#endif /* __SGI_STL_NO_ARROW_OPERATOR */
self& operator++() {
node = (link_type)((*node).next);
return *this;
}
self operator++(int) {
self tmp = *this;
++*this;
return tmp;
}
self& operator--() {
node = (link_type)((*node).prev);
return *this;
}
self operator--(int) {
self tmp = *this;
--*this;
return tmp;
}
};
#ifndef __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION
template <class T, class Ref, class Ptr>
inline bidirectional_iterator_tag
iterator_category(const __list_iterator<T, Ref, Ptr>&) {
return bidirectional_iterator_tag();
}
template <class T, class Ref, class Ptr>
inline T*
value_type(const __list_iterator<T, Ref, Ptr>&) {
return 0;
}
template <class T, class Ref, class Ptr>
inline ptrdiff_t*
distance_type(const __list_iterator<T, Ref, Ptr>&) {
return 0;
}
#endif /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
template <class T, class Alloc = alloc>
class list {
protected:
typedef void* void_pointer;
typedef __list_node<T> list_node;
typedef simple_alloc<list_node, Alloc> list_node_allocator;
public:
typedef T value_type;
typedef value_type* pointer;
typedef const value_type* const_pointer;
typedef value_type& reference;
typedef const value_type& const_reference;
typedef list_node* link_type;
typedef size_t size_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
public:
typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
#ifdef __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION
typedef reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
typedef reverse_iterator<iterator> reverse_iterator;
#else /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
typedef reverse_bidirectional_iterator<const_iterator, value_type,
const_reference, difference_type>
const_reverse_iterator;
typedef reverse_bidirectional_iterator<iterator, value_type, reference,
difference_type>
reverse_iterator;
#endif /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
protected:
link_type get_node() { return list_node_allocator::allocate(); }
void put_node(link_type p) { list_node_allocator::deallocate(p); }
link_type create_node(const T& x) {
link_type p = get_node();
__STL_TRY {
construct(&p->data, x);
}
__STL_UNWIND(put_node(p));
return p;
}
void destroy_node(link_type p) {
destroy(&p->data);
put_node(p);
}
protected:
void empty_initialize() {
node = get_node();
node->next = node;
node->prev = node;
}
void fill_initialize(size_type n, const T& value) {
empty_initialize();
__STL_TRY {
insert(begin(), n, value);
}
__STL_UNWIND(clear(); put_node(node));
}
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class InputIterator>
void range_initialize(InputIterator first, InputIterator last) {
empty_initialize();
__STL_TRY {
insert(begin(), first, last);
}
__STL_UNWIND(clear(); put_node(node));
}
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
void range_initialize(const T* first, const T* last) {
empty_initialize();
__STL_TRY {
insert(begin(), first, last);
}
__STL_UNWIND(clear(); put_node(node));
}
void range_initialize(const_iterator first, const_iterator last) {
empty_initialize();
__STL_TRY {
insert(begin(), first, last);
}
__STL_UNWIND(clear(); put_node(node));
}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
protected:
link_type node;
public:
list() { empty_initialize(); }
iterator begin() { return (link_type)((*node).next); }
const_iterator begin() const { return (link_type)((*node).next); }
iterator end() { return node; }
const_iterator end() const { return node; }
reverse_iterator rbegin() { return reverse_iterator(end()); }
const_reverse_iterator rbegin() const {
return const_reverse_iterator(end());
}
reverse_iterator rend() { return reverse_iterator(begin()); }
const_reverse_iterator rend() const {
return const_reverse_iterator(begin());
}
bool empty() const { return node->next == node; }
size_type size() const {
size_type result = 0;
distance(begin(), end(), result);
return result;
}
size_type max_size() const { return size_type(-1); }
reference front() { return *begin(); }
const_reference front() const { return *begin(); }
reference back() { return *(--end()); }
const_reference back() const { return *(--end()); }
void swap(list<T, Alloc>& x) { __STD::swap(node, x.node); }
iterator insert(iterator position, const T& x) {
link_type tmp = create_node(x);
tmp->next = position.node;
tmp->prev = position.node->prev;
(link_type(position.node->prev))->next = tmp;
position.node->prev = tmp;
return tmp;
}
iterator insert(iterator position) { return insert(position, T()); }
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class InputIterator>
void insert(iterator position, InputIterator first, InputIterator last);
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
void insert(iterator position, const T* first, const T* last);
void insert(iterator position,
const_iterator first, const_iterator last);
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
void insert(iterator pos, size_type n, const T& x);
void insert(iterator pos, int n, const T& x) {
insert(pos, (size_type)n, x);
}
void insert(iterator pos, long n, const T& x) {
insert(pos, (size_type)n, x);
}
void push_front(const T& x) { insert(begin(), x); }
void push_back(const T& x) { insert(end(), x); }
iterator erase(iterator position) {
link_type next_node = link_type(position.node->next);
link_type prev_node = link_type(position.node->prev);
prev_node->next = next_node;
next_node->prev = prev_node;
destroy_node(position.node);
return iterator(next_node);
}
iterator erase(iterator first, iterator last);
void resize(size_type new_size, const T& x);
void resize(size_type new_size) { resize(new_size, T()); }
void clear();
void pop_front() { erase(begin()); }
void pop_back() {
iterator tmp = end();
erase(--tmp);
}
list(size_type n, const T& value) { fill_initialize(n, value); }
list(int n, const T& value) { fill_initialize(n, value); }
list(long n, const T& value) { fill_initialize(n, value); }
explicit list(size_type n) { fill_initialize(n, T()); }
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class InputIterator>
list(InputIterator first, InputIterator last) {
range_initialize(first, last);
}
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
list(const T* first, const T* last) { range_initialize(first, last); }
list(const_iterator first, const_iterator last) {
range_initialize(first, last);
}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
list(const list<T, Alloc>& x) {
range_initialize(x.begin(), x.end());
}
~list() {
clear();
put_node(node);
}
list<T, Alloc>& operator=(const list<T, Alloc>& x);
protected:
void transfer(iterator position, iterator first, iterator last) {
if (position != last) {
(*(link_type((*last.node).prev))).next = position.node;
(*(link_type((*first.node).prev))).next = last.node;
(*(link_type((*position.node).prev))).next = first.node;
link_type tmp = link_type((*position.node).prev);
(*position.node).prev = (*last.node).prev;
(*last.node).prev = (*first.node).prev;
(*first.node).prev = tmp;
}
}
public:
void splice(iterator position, list& x) {
if (!x.empty())
transfer(position, x.begin(), x.end());
}
void splice(iterator position, list&, iterator i) {
iterator j = i;
++j;
if (position == i || position == j) return;
transfer(position, i, j);
}
void splice(iterator position, list&, iterator first, iterator last) {
if (first != last)
transfer(position, first, last);
}
void remove(const T& value);
void unique();
void merge(list& x);
void reverse();
void sort();
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class Predicate> void remove_if(Predicate);
template <class BinaryPredicate> void unique(BinaryPredicate);
template <class StrictWeakOrdering> void merge(list&, StrictWeakOrdering);
template <class StrictWeakOrdering> void sort(StrictWeakOrdering);
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
friend bool operator== __STL_NULL_TMPL_ARGS (const list& x, const list& y);
};
template <class T, class Alloc>
inline bool operator==(const list<T,Alloc>& x, const list<T,Alloc>& y) {
typedef typename list<T,Alloc>::link_type link_type;
link_type e1 = x.node;
link_type e2 = y.node;
link_type n1 = (link_type) e1->next;
link_type n2 = (link_type) e2->next;
for ( ; n1 != e1 && n2 != e2 ;
n1 = (link_type) n1->next, n2 = (link_type) n2->next)
if (n1->data != n2->data)
return false;
return n1 == e1 && n2 == e2;
}
template <class T, class Alloc>
inline bool operator<(const list<T, Alloc>& x, const list<T, Alloc>& y) {
return lexicographical_compare(x.begin(), x.end(), y.begin(), y.end());
}
#ifdef __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER
template <class T, class Alloc>
inline void swap(list<T, Alloc>& x, list<T, Alloc>& y) {
x.swap(y);
}
#endif /* __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER */
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class T, class Alloc> template <class InputIterator>
void list<T, Alloc>::insert(iterator position,
InputIterator first, InputIterator last) {
for ( ; first != last; ++first)
insert(position, *first);
}
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::insert(iterator position, const T* first, const T* last) {
for ( ; first != last; ++first)
insert(position, *first);
}
template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::insert(iterator position,
const_iterator first, const_iterator last) {
for ( ; first != last; ++first)
insert(position, *first);
}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::insert(iterator position, size_type n, const T& x) {
for ( ; n > 0; --n)
insert(position, x);
}
template <class T, class Alloc>
list<T,Alloc>::iterator list<T, Alloc>::erase(iterator first, iterator last) {
while (first != last) erase(first++);
return last;
}
template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::resize(size_type new_size, const T& x)
{
iterator i = begin();
size_type len = 0;
for ( ; i != end() && len < new_size; ++i, ++len)
;
if (len == new_size)
erase(i, end());
else // i == end()
insert(end(), new_size - len, x);
}
template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::clear()
{
link_type cur = (link_type) node->next;
while (cur != node) {
link_type tmp = cur;
cur = (link_type) cur->next;
destroy_node(tmp);
}
node->next = node;
node->prev = node;
}
template <class T, class Alloc>
list<T, Alloc>& list<T, Alloc>::operator=(const list<T, Alloc>& x) {
if (this != &x) {
iterator first1 = begin();
iterator last1 = end();
const_iterator first2 = x.begin();
const_iterator last2 = x.end();
while (first1 != last1 && first2 != last2) *first1++ = *first2++;
if (first2 == last2)
erase(first1, last1);
else
insert(last1, first2, last2);
}
return *this;
}
template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::remove(const T& value) {
iterator first = begin();
iterator last = end();
while (first != last) {
iterator next = first;
++next;
if (*first == value) erase(first);
first = next;
}
}
template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::unique() {
iterator first = begin();
iterator last = end();
if (first == last) return;
iterator next = first;
while (++next != last) {
if (*first == *next)
erase(next);
else
first = next;
next = first;
}
}
template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::merge(list<T, Alloc>& x) {
iterator first1 = begin();
iterator last1 = end();
iterator first2 = x.begin();
iterator last2 = x.end();
while (first1 != last1 && first2 != last2)
if (*first2 < *first1) {
iterator next = first2;
transfer(first1, first2, ++next);
first2 = next;
}
else
++first1;
if (first2 != last2) transfer(last1, first2, last2);
}
template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::reverse() {
if (node->next == node || link_type(node->next)->next == node) return;
iterator first = begin();
++first;
while (first != end()) {
iterator old = first;
++first;
transfer(begin(), old, first);
}
}
template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::sort() {
if (node->next == node || link_type(node->next)->next == node) return;
list<T, Alloc> carry;
list<T, Alloc> counter[64];
int fill = 0;
while (!empty()) {
carry.splice(carry.begin(), *this, begin());
int i = 0;
while(i < fill && !counter[i].empty()) {
counter[i].merge(carry);
carry.swap(counter[i++]);
}
carry.swap(counter[i]);
if (i == fill) ++fill;
}
for (int i = 1; i < fill; ++i) counter[i].merge(counter[i-1]);
swap(counter[fill-1]);
}
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class T, class Alloc> template <class Predicate>
void list<T, Alloc>::remove_if(Predicate pred) {
iterator first = begin();
iterator last = end();
while (first != last) {
iterator next = first;
++next;
if (pred(*first)) erase(first);
first = next;
}
}
template <class T, class Alloc> template <class BinaryPredicate>
void list<T, Alloc>::unique(BinaryPredicate binary_pred) {
iterator first = begin();
iterator last = end();
if (first == last) return;
iterator next = first;
while (++next != last) {
if (binary_pred(*first, *next))
erase(next);
else
first = next;
next = first;
}
}
template <class T, class Alloc> template <class StrictWeakOrdering>
void list<T, Alloc>::merge(list<T, Alloc>& x, StrictWeakOrdering comp) {
iterator first1 = begin();
iterator last1 = end();
iterator first2 = x.begin();
iterator last2 = x.end();
while (first1 != last1 && first2 != last2)
if (comp(*first2, *first1)) {
iterator next = first2;
transfer(first1, first2, ++next);
first2 = next;
}
else
++first1;
if (first2 != last2) transfer(last1, first2, last2);
}
template <class T, class Alloc> template <class StrictWeakOrdering>
void list<T, Alloc>::sort(StrictWeakOrdering comp) {
if (node->next == node || link_type(node->next)->next == node) return;
list<T, Alloc> carry;
list<T, Alloc> counter[64];
int fill = 0;
while (!empty()) {
carry.splice(carry.begin(), *this, begin());
int i = 0;
while(i < fill && !counter[i].empty()) {
counter[i].merge(carry, comp);
carry.swap(counter[i++]);
}
carry.swap(counter[i]);
if (i == fill) ++fill;
}
for (int i = 1; i < fill; ++i) counter[i].merge(counter[i-1], comp);
swap(counter[fill-1]);
}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
#if defined(__sgi) && !defined(__GNUC__) && (_MIPS_SIM != _MIPS_SIM_ABI32)
#pragma reset woff 1174
#endif
__STL_END_NAMESPACE
#endif /* __SGI_STL_INTERNAL_LIST_H */
// Local Variables:
// mode:C++
// End:观察源码
看到这里，也该到我们自己动手写一个出来了，我先把我的代码贴出来给大家：
复现源码
list.h
cpp
#pragma once
#include<cassert>
namespace lx
{
template <class T>
struct ListNode
{
ListNode<T>* next;
ListNode<T>* prev;
T data;
ListNode(const T& x=T())
:next(nullptr)
,prev(nullptr)
,data(x)
{}
};
template <class T, class Ref, class Ptr>
struct __list_iterator
{
typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> Self;
typedef ListNode<T>* Node;
Node _node;
__list_iterator(Node node) : _node(node) {}
__list_iterator() {}
__list_iterator(const iterator& x) : _node(x._node) {}
//重载
bool operator==(const Self& x) const
{
return _node == x._node;
}
bool operator!=(const Self& x) const
{
return _node != x._node;
}
//解引用重载
Ref operator*() const
{
return _node->data;
}
//箭头重载
Ptr operator->()
{
return &(_node->data);
//return &(operator*());
}
//前置++
Self& operator++()
{
_node = _node->next;
return *this;
}
//后置++
Self operator++(int)
{
Self tmp = *this;
++ *this;
return tmp;
}
//前置--
Self& operator--()
{
_node = _node->prev;
return *this;
}
//后置--
Self operator--(int)
{
Self tmp = *this;
-- *this;
return tmp;
}
};
template <class T>
class list
{
public:
typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
void empty_init()
{
_head = new node;
_head->next = _head;
_head->prev = _head;
}
list()
{
empty_init();
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
list(const list<T>& x)
{
empty_init();
/*iterator it = x.begin();
while (it != x.end())
{
push_back(*it);
}*/
for (const auto& e : x)
{
push_back(e);
}
}
/*list<T>& operator=(const list<T>& x)
{
if (this != &x)
{
clear();
for (const auto& e : x)
{
push_back(e);
}
}
return *this;
}*/
list<T>& operator=(list<T> x)
{
swap(x);
return *this;
}
//
iterator begin()
{
//return iterator(_head->next);
return _head->next;
}
iterator end()
{
//return iterator(_head);
return _head;
}
const_iterator begin() const
{
//return iterator(_head->next);
return _head->next;
}
const_iterator end() const
{
//return iterator(_head);
return _head;
}
//
bool empty() const
{
//return _head->prev == _head;
return _head->next == _head;
}
size_t size() const
{
size_t count = 0;
const_iterator it = begin();
while (it != end())
{
++count;
++it;
}
return count;
}
//
T& front()
{
return *(begin());
}
const T& front() const
{
return *(begin());
}
T& back()
{
return *(--end());
}
const T& back() const
{
return *(--end());
}
//
void swap(list<T>& x)
{
std::swap(_head, x._head);
}
iterator insert(iterator position, const T& val)
{
assert(position._node);
node* cur = position._node;
node* prev = cur->prev;
node* newnode = new node(val);
prev->next = newnode;
newnode->prev = prev;
newnode->next = cur;
cur->prev = newnode;
//return iterator(newnode);
return newnode;
}
iterator erase(iterator position)
{
assert(position._node);
assert(!empty());
node* cur = position._node;
node* next = cur->next;
node* prev = cur->prev;
delete cur;
prev->next = next;
next->prev = prev;
//return iterator(next);
return next;
}
void push_back(const T& val)
{
node* tail = _head->prev;
node* newnode = new node(val);
tail->next = newnode;
newnode->prev = tail;
newnode->next = _head;
_head->prev = newnode;
}
/*void push_back(const T& val)
{
insert(end(), val);
}*/
void push_front(const T& val)
{
node* cur = begin()._node;
node* newnode = new node(val);
_head->next = newnode;
newnode->prev = _head;
newnode->next = cur;
cur->prev = newnode;
}
/*void push_front(const T& val)
{
insert(begin(), val);
}*/
void pop_back()
{
assert(!empty());
node* cur = _head->prev;
node* prev = cur->prev;
delete cur;
prev->next = _head;
_head->prev = prev;
}
/*void pop_back()
{
erase(--end());
}*/
void pop_front()
{
assert(!empty());
node* cur = begin()._node;
node* next = cur->next;
delete cur;
_head->next = next;
next->prev = _head;
}
/*void pop_front()
{
erase(begin());
}*/
void resize(size_t n, T val = T())
{
if (n != size())
{
if (n > size())
{
size_t len = n - size();
for (size_t i = 0; i < len; i++)
{
push_back(val);
}
}
else
{
size_t len = size() - n;
for (size_t i = 0; i < len; i++)
{
pop_back();
}
}
}
}
void clear()
{
assert(!empty());
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it=erase(it);
}
}
private:
typedef ListNode<T> node;
node* _head;
};
}test.cpp//测试使用
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
#include"list.h"
namespace lx
{
void test1()
{
list<int> l1;
l1.push_back(1);
l1.push_back(2);
l1.push_back(3);
l1.push_back(4);
l1.push_back(5);
auto it = l1.begin();
while (it != l1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
//////
l1.push_front(11);
l1.push_front(22);
l1.push_front(33);
l1.push_front(44);
it = l1.begin();
while (it != l1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
/////
l1.pop_front();
l1.pop_front();
l1.pop_front();
l1.pop_front();
it = l1.begin();
while (it != l1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
/////
l1.pop_back();
l1.pop_back();
l1.pop_back();
l1.pop_back();
it = l1.begin();
while (it != l1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
l1.resize(7, 99);
it = l1.begin();
while (it != l1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
l1.resize(1);
it = l1.begin();
while (it != l1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
}
}
int main()
{
lx::test1();
return 0;
}复现代码讲解
后续的什么push_back（插入逻辑和insert一样，画画图就能明白）昂和resize呀，clear昂，都很简单了的，看代码完全能看懂的。（注释掉的代码表示的是另一种方法。）
这里简单说一下resize的作用：分为两种，当n大于原来的size()的时候，就是插入n-size()个节点。n小于原来的size()的时候就是删除size()-n个节点，也就是复用push_back和pop_back两个函数。