STL库中list的迭代器实现痛点分析

前文

本篇文章准备换个模式，之前都是先详解模拟实现，但是模拟实现的基本逻辑大多数老铁都是明白的，所以我们这次主要讲解 STL库中list的独特性，也就是模拟实现中的重难点
文末有模拟实现的源码

一，list实现的特殊类

list实现和前面vector，string最大的区别莫过于单独封装了迭代器。
我们通常使用的迭代器分为两种：1. 原生指针作为迭代器。如vector，string。2. 自定义类型对原生指针进行封装，模拟指针的行为。如list。

vector：

list:

在list中，我们对原生指针进行封装，模拟指针的行为，因此我们需要在该类中实现 *(),->,前置++,后置++，前置--，后置--，!=,==等函数重载

这时候可能有的老铁对，迭代器模板中三个模板参数感到惊讶，下面我们就来讲解一下。

二，迭代器模板中的多个模板参数

如图，迭代器模板参数中定义了三个模板参数，这是为什么呢？要注意这里是list中模板 非常非常巧妙的一种用法。
第一个T就不用多说了，和vector中的模板参数意义一样。我们重点说第二和第三个.

2.1 Ref模板参数

Ref模板参数的产生主要是因为 *()操作符重载

在实际的应用中，我们的list可能会被const修饰，导致里面的值只能读取不能修改，而如果用第一个模板参数我们则无法实现 const修饰返回值，因此我们专门写了第二个模板参数Ref来应对这种情况。

如上图所示，右边const修饰的list其中的值无法改变，我们会直接调用const_iterator迭代器进行模板实例化，这样Ref的值就为const T&,至此，我们就借助了第二个模板参数实现了正常迭代器和const修饰的迭代器的区分.

2.2 Ptr模板参数

Ptr模板参数是专门给 ->操作符重载准备的.

没有Ptr的话应该是这样

我们多一个模板参数的原因和Ref的原因一样，都是为了应对list被const修饰无法改变的情况

但是list迭代器中 ->操作符重载有一个 重要的特性。如下所示

图中第313行和314行代码不一样但执行效果却一样，为什么呢？
根据语法，313行想访问_a1，应该这样写it->->_a1，但it->_a1却也可以，为什么呢？
这是因为在这里我们为了 增强可读性，省略了一个->。

三，源码

#pragma once
#include 
#include 
using namespace std;
namespace mjw
{
    
    template
    struct list_node
    {
        list_node* _prev;
        list_node* _next;
        T _data;

        list_node(const T& val=T())
            :_prev(nullptr)
            ,_next(nullptr)
            ,_data(val)
        {}
    };

    template
    struct _list_iterator
    {
        typedef list_node node;
        typedef _list_iterator iterator;
        node* _node;
        
        _list_iterator(node* n)
            :_node(n)
        {}

        //*()重载
        Ref operator*()
        {
            return _node->_data;
        }

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

        //前置++
        iterator& operator++()
        {
            _node = _node->_next;
            return *this;
        }
        //后置++
        iterator operator++(int)
        {
            iterator tmp(*this);
            _node = _node->_next;
            return tmp;
        }
        //前置--
        iterator& operator--()
        {
            _node = _node->_prev;
            return *this;
        }
        //后置--
        iterator operator--(int)
        {
            iterator tmp(*this);
            _node = _node->_prev;
            return tmp;
        }

        //!=重载
        bool operator!=(const iterator ls)
        {
            return _node != ls._node;
        }
        //==重载
        bool operator==(const iterator ls)
        {
            return _node == ls._node;
        }

    };

    template
    class list
    {
    public:
        typedef list_node node;
        typedef _list_iterator iterator;
        typedef _list_iterator const_iterator;

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

        }
        //构造
        list()
        {
            empty_init();
        }

        //区间构造
        //先初始化，然后一个一个尾插
        template
        list(InputIterator first, InputIterator last)
        {
            empty_init();

            while (first != last)
            {
                push_back(*first);
                ++first;
            }
        }

        void swap(list& tmp)
        {
            std::swap(_head, tmp._head);
        }
        //拷贝构造
        list(const list& lt)
        {
            empty_init();

            list tmp(lt.begin(),lt.end());
            swap(tmp);
        }

        //赋值
        list& operator=(list lt)
        {
            swap(lt);
            return *this;
        }

        //析构
        ~list()
        {
            delete _head;
            _head = _head->_next = _head->_prev = nullptr;
        }
        //clear
        void clear()
        {
            iterator cur = begin();
            while (cur != end())
            {
                erase(cur++);
                
            }
        }

        //begin()
        iterator begin()
        {
            return iterator(_head->_next);
        }
        const_iterator begin() const
        {
            return const_iterator(_head->_next);
        }
        //end()
        iterator end()
        {
            return iterator(_head);
        }
        const_iterator end() const
        {
            return const_iterator(_head);
        }

        //尾插
        void push_back(const T& val)
        {
            /*node* newnode = new node(val);
            node* next = _head;
            node* prev = _head->_prev;

            newnode->_next = next;
            newnode->_prev = prev;
            prev->_next = newnode;
            next->_prev = newnode;*/
            insert(end(), val);
        }
        //尾删
        void pop_back()
        {
            erase(--end());
        }
        //头插
        void push_front(const T& val)
        {
            insert(begin(), val);
        }
        //头删
        void pop_front()
        {
            erase(begin());
        }

        void insert(iterator pos, const T& val)
        {
            node* newnode = new node(val);
            node* next = pos._node;
            node* prev = next->_prev;
            
            newnode->_next = next;
            newnode->_prev = prev;
            prev->_next = newnode;
            next->_prev = newnode;
        }

        //为了防止迭代器失效，返回要删除的迭代器的下一个数据
        iterator erase(iterator pos)
        {
            assert(pos._node != _head);
            node* prev = pos._node->_prev;
            node* next = pos._node->_next;

            prev->_next = next;
            next->_prev = prev;
            delete pos._node;
            pos._node = nullptr;
            return iterator(next);
        }
    private:
        node* _head;
    };

}