从C语言到C++_20(仿函数+优先级队列priority_queue的模拟实现+反向迭代器)
目录
1. priority_queue的模拟实现
1.1 未完全的priority_queue
1.2 迭代器区间构造和无参构造
1.3 仿函数的介绍和使用
1.4 完整priority_queue代码：
1.5 相关笔试选择题
答案：
2. 反向迭代器
2.1 反向迭代器的普通实现
reverse_iterator.h（不对称版）
2.2 反向迭代器的对称实现
reverse_iterator.h
list.h ：
vector.h
3. 迭代器的功能分类
本章完。
1. priority_queue的模拟实现
默认情况下的priority_queue是大堆，我们先不考虑用仿函数去实现兼容大堆小队排列问题，
我们先去实现大堆，先把基本的功能实现好，带着讲解完仿函数后再去进行优化实现。
优先级队列相较于普通的队列，其区别主要是在 push 和 pop 上，
即需要在插入 / 删除数据的同时，增添调整的功能，其也是对适配器的封装，
push 和 pop 需要上调和下调操作，我们不可避免地需要实现上调和下调的算法。
我们这里暂时写死，设计成大堆的 adjust_up 和 adjust_down：
对调整算法不熟悉的可以看这里；
数据结构与算法⑪(第四章_中)堆的分步构建_GR C的博客-CSDN博客
1.1 未完全的priority_queue
入队时将数据插入后，从最后一个元素开始进行上调。
出队时采用堆的删除手法，将根元素（即队头）和最后一个元素进行交换，并调用尾删掉队头。
既然用了头尾交换法，我们就不得不对队列重新调整，所以从根位置进行下调，即可完成出队。
除了插入和删除，其它接口和queue差不多，PriorityQueue.h:
#pragma once
#include
#include
#include
#include // greater和less的头文件
using namespace std;
namespace rtx
{
template>
class priority_queue
{
public:
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
adjust_up(_con.size() - 1);
}
void adjust_up(size_t child)
{
size_t father = (child - 1) / 2;
while (child > 0)
{
if (_con[father] < _con[child])
{
swap(_con[father], _con[child]);
child = father;// 交换后向上走
father = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
void pop()
{
std::swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
_con.pop_back();
adjust_down(0);
}
void adjust_down(size_t father)
{
size_t child = father * 2 + 1;// 默认左孩子大
while (child < _con.size())
{
if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1])//先考虑右孩子是否存在
{
child += 1;
}
if (_con[child] > _con[father])
{
swap(_con[child], _con[father]);
father = child;
child = father * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
const T& top()
{
return _con[0];
}
bool empty() const
{
return _con.empty();
}
size_t size() const
{
return _con.size();
}
private:
Container _con;
};
} 测试一下，Test.c:
#include "PriorityQueue.h"
void test_priority_queue()
{
rtx::priority_queue pq;
pq.push(3);
pq.push(1);
pq.push(2);
pq.push(5);
pq.push(0);
pq.push(8);
pq.push(1);
while (!pq.empty())
{
cout << pq.top() << " ";
pq.pop();
}
cout << endl;
}
int main()
{
test_priority_queue();
return 0;
} 
1.2 迭代器区间构造和无参构造
我们前面没写无参构造代码也跑出来了，先写下迭代器区间构造，和以前一样;
但这里不要直接push，push的时间是O（N*logN），建堆的时间是logN：
template
priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
:_con(first,last) // 初始化列表初始化代替下面被注释的
{
//while (first != last)
//{
// _con.push_back(*first);
// ++first;
//}
for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2;i >= 0;--i)
{
adjust_down(i);
}
} 这样的话运行代码就发现前面的无参构造报错了：没有默认的构造函数使用。
所以我们还要写上无参构造，但实际里面什么都不用写:
priority_queue()
{}测试一下，Test.c:
#include "PriorityQueue.h"
void test_priority_queue()
{
rtx::priority_queue pq;
pq.push(3);
pq.push(1);
pq.push(2);
pq.push(5);
pq.push(0);
pq.push(8);
pq.push(1);
while (!pq.empty())
{
cout << pq.top() << " ";
pq.pop();
}
cout << endl;
int arr[] = { 0,3,2,1,6,5,4,9,8,7 };
rtx::priority_queue heap(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
while (!heap.empty())
{
cout << heap.top() << " ";
heap.pop();
}
cout << endl;
}
int main()
{
test_priority_queue();
return 0;
} 
我们写死的最大问题是 —— 如果想按升序排列，就没办法排了。
我们这里写的用来排降序的大堆，如果想排升序我们需要写小堆，
C++ 在这里有一种叫仿函数的东西，可以控制这些东西，我们下面先来介绍一下仿函数。
1.3 仿函数的介绍和使用
概念：使一个类的使用看上去像一个函数。可以像函数一样使用的对象，称为函数对象。
其实现就是在类中重载 operator()，使得该类具备类似函数的行为，就是一个仿函数类了。
C语言优先级，() 圆括号使用形式为 表达式 或 "作为函数形参列表的括号"
写一个最简单的仿函数：
#include
using namespace std;
namespace rtx
{
struct less
{
bool operator()(const int& left, const int& right) const
{
return left < right;
}
};
}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
rtx::less lessCmp;
cout << lessCmp(a, b) << endl;
return 0;
} 仿函数（函数对象）—— 对象可以像调用函数一样去使用
我们还可以使其能够支持泛型，我们加一个 template 模板，加一个 greater 仿函数：
#include
using namespace std;
namespace rtx
{
template
struct less
{
bool operator()(const T& left, const T& right) const
{
return left < right;
}
};
template
struct greater
{
bool operator()(const T& left, const T& right) const
{
return left > right;
}
};
}
int main()
{
int a = 10, b = 20;
rtx::less lessCmp;
cout << lessCmp(a, b) << endl;
rtx::greater gtCmp;
cout << gtCmp(a, b) << endl;
return 0;
} 
一个对象能像函数一样用，看上去很神奇，实际上调用的只是我们重载的 operator() 而已。
我们在C阶段不是学过函数指针么，用函数指针不行吗？
函数指针确实可以做到这些功能。但是在这里函数指针跟仿函数比，一点都方便。
在 C++ 里其实是非常不喜欢使用函数指针的，函数的指针在一些地方用起来非常复杂。
所以巨佬才发明了仿函数等，代替函数指针。
1.4 完整priority_queue代码：
我们现在用仿函数去比较那些数据(在模板再加一个参数)，这样就不会写死了。
直接用库的less，PriorityQueue.h:
#pragma once
#include
#include
#include
#include // greater和less的头文件
using namespace std;
namespace rtx
{
// Compare进行比较的仿函数 less->大堆
// Compare进行比较的仿函数 greater->小堆
template,class Compare = less>
class priority_queue
{
public:
priority_queue()
{}
template
priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)
:_con(first,last) // 初始化列表初始化代替下面被注释的
{
//while (first != last)
//{
// _con.push_back(*first);
// ++first;
//}
for (int i = (_con.size() - 1 - 1) / 2;i >= 0;--i)
{
adjust_down(i);
}
}
void push(const T& x)
{
_con.push_back(x);
adjust_up(_con.size() - 1);
}
void adjust_up(size_t child)
{
Compare cmp;
size_t father = (child - 1) / 2;
while (child > 0)
{
//if (_con[father] < _con[child])
if (cmp(_con[father], _con[child]))//仿函数想函数一样使用
{
swap(_con[father], _con[child]);
child = father;// 交换后向上走
father = (child - 1) / 2;
}
else
{
break;
}
}
}
void pop()
{
std::swap(_con[0], _con[_con.size() - 1]);
_con.pop_back();
adjust_down(0);
}
void adjust_down(size_t father)
{
Compare cmp;
size_t child = father * 2 + 1;// 默认左孩子大
while (child < _con.size())
{
//if (child + 1 < _con.size() && _con[child] < _con[child + 1])
if (child + 1 < _con.size() && cmp(_con[child], _con[child + 1]))//先考虑右孩子是否存在
{
child += 1;
}
//if (_con[child] > _con[father]) 这里写了大于，所以是不好的(下次一定)
if (cmp(_con[father], _con[child]))
{
swap(_con[child], _con[father]);
father = child;
child = father * 2 + 1;
}
else
{
break;
}
}
}
const T& top()
{
return _con[0];
}
bool empty() const
{
return _con.empty();
}
size_t size() const
{
return _con.size();
}
private:
Container _con;
};
} 测试，直接传greater
#include "PriorityQueue.h"
void test_priority_queue()
{
rtx::priority_queue, greater> pq;
pq.push(3);
pq.push(1);
pq.push(2);
pq.push(5);
pq.push(0);
pq.push(8);
pq.push(1);
while (!pq.empty())
{
cout << pq.top() << " ";
pq.pop();
}
cout << endl;
int arr[] = { 0,3,2,1,6,5,4,9,8,7 };
rtx::priority_queue, greater> heap(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
while (!heap.empty())
{
cout << heap.top() << " ";
heap.pop();
}
cout << endl;
}
int main()
{
test_priority_queue();
return 0;
} 
值得一提的是我们这里传的是类型，因为是类模板，
sort里传的是对象（用匿名对象就好），是函数模板：
1.5 相关笔试选择题
1. STL中的priority_queue使用的底层数据结构是什么( )
A.queue
B.heap
C.deque
D.vector
2. 下列代码的运行结果是（ ）
int main()
{
priority_queue a;
priority_queue, greater > c;
priority_queue b;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
a.push(i);
c.push(i);
}
while (!a.empty())
{
cout << a.top() << ' ';
a.pop();
}
cout << endl;
while (!c.empty())
{
cout << c.top() << ' ';
c.pop();
}
cout << endl;
b.push("abc");
b.push("abcd");
b.push("cbd");
while (!b.empty())
{
cout << b.top() << ' ';
b.pop();
}
cout << endl;
return 0;
} A.4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 cbd abcd abc
B.0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 cbd abcd abc
C.4 3 2 1 0 4 3 2 1 0 abc abcd cbd
D.0 1 2 3 4 4 3 2 1 0 cbd abcd abc
3. 以下说法正确的是( )
A.deque的存储空间为连续空间
B.list迭代器支持随机访问
C.如果需要高效的随机存取，还要大量的首尾的插入删除则建议使用deque
D.vector容量满时，那么插入元素时只需增加当前元素个数的内存即可
4. 仿函数比起一般函数具有很多优点，以下描述错误的是( )
A.在同一时间里，由某个仿函数所代表的单一函数，可能有不同的状态
B.仿函数即使定义相同，也可能有不同的类型
C.仿函数通常比一般函数速度快
D.仿函数使程序代码变简单
5. 假设cont是一个Container 的示例，里面包含数个元素，那么当CONTAINER为：
1.vector 2.list 3.deque 会导致下面的代码片段崩溃的Container 类型是（ ）
int main()
{
Container cont = { 1, 2, 3, 4, 5 };
Container::iterator iter, tempIt;
for (iter = cont.begin(); iter != cont.end();)
{
tempIt = iter;
++iter;
cont.erase(tempIt);
}
}A.1, 2
B.2, 3
C.1, 3
D.1, 2, 3
答案：
1. D
分析:优先级队列priority_queue底层采用vector容器作为底层数据结构
2. A
分析:优先级队列默认情况为：大堆，这是解题的关键
priority_queue
priority_queue
priority_queue
因此分别建堆的过程是建立a大堆，c小堆，b大堆
所以出队的顺序就按照其优先级大小出队
3. C
A.deque底层总体为不连续空间
B.不支持，因为底层是一个个的不连续节点
C.正确
D.一般会以容量的2倍扩充容量，这是为了减少扩容的次数，减少内存碎片
4. C
A.仿函数是模板函数，可以根据不同的类型代表不同的状态
B.仿函数是模板函数，可以有不同类型
C.仿函数是模板函数，其速度比一般函数要慢,故错误
D.仿函数在一定程度上使代码更通用，本质上简化了代码
5. C
分析：此题主要考察cont.erase(tmpit)删除数据之后，迭代器失效相关问题
本题重点要关注的是底层实现
vector、deque底层都是用了连续空间，所以虽然++iter迭代器了，但是erase(tempit)以后
底层是连续空间，删除会挪动数据，最终导致iter意义变了，已失效了。
而list，不是连续空间，删除以后tempIt虽然失效了，但是不影响iter。
2. 反向迭代器
（此篇文章两万多字，可以在这分两部分看了）
前面讲 list 我们没实现反向迭代器，计划放在这里讲，反向迭代器怎么实现呢，
反向迭代器和正向迭代器加加的方向不一样（唯一区别）。
（即正向迭代器 ++ 是向后走，反向迭代器 ++ 是向前走）
正常思维是把正向迭代器复制粘贴一份，把 ++ 改成 -- 啥的，
前面讲了容器适配器，大佬就实现了一个迭代器适配器：
库里的反向迭代器其实就是对正向迭代器的一种封装 —— 适配器模式（配接器模式）。
用传过来的正向迭代器实现反向迭代器，直接建一个reverse_iterator.h，
2.1 反向迭代器的普通实现
如果知道反向迭代器其实就是对正向迭代器的一种封装 ，因为以前认为rbegin（）指向的是
最后一个数据，rend（）指向的是第一个数据的前一个（哨兵位头结点）（库里面不是的）
所以现在普通思路实现出来是这样的：（虽然库里面不是的，但也可以实现出来）
reverse_iterator.h（不对称版）
#pragma once
namespace rtx
{
template// 为了适配const迭代器，再加两个参数
struct __reverse_iterator //普通迭代器传的就是 T& 和 T* const 迭代器传的就是 const T& 和 const T*
{
Iterator _cur;
typedef __reverse_iterator RIterator;
__reverse_iterator(Iterator it)
:_cur(it)
{}
RIterator operator++()
{
--_cur; // 正向迭代器 ++ 就是反向迭代器 --
return *this;
}
RIterator operator--()
{
++_cur;
return *this;
}
Ref operator*()
{
return *_cur;
}
Ptr operator->()
{
//return _cur.operator->();
//return &(*_cur); // 如果这样写，对称的时候就要改了
return &(operator*());
}
bool operator!=(const RIterator& it)
{
return _cur != it._cur;
}
};
} 如果你 vector 需要反向迭代器，那就把 vector 的正向迭代器传给 Iterator，
它就可以通过正向迭代器转换出 vector 的反向迭代器。
也就是说，我们实现的反向迭代器并包装的这个类，不是针对某个容器而是针对所有容器的。
任何一个容器只要你实现了正向迭代器，就可以通过其适配出反向迭代器。
先拿list.h 试一下，包一下头文件"reverse_iterator.h"，在以前实现的 list类 加上了下面的代码：
typedef __reverse_iterator reverse_iterator; // 传正向迭代器封装出反向迭代器
typedef __reverse_iterator const_reverse_iterator;
reverse_iterator rbegin()//按照以前的理解，rbegin指向最后一个数据
{
//return reverse_iterator(_head->_prev);
return reverse_iterator(--end());
}
reverse_iterator rend()//按照以前的理解，rend指向第一个数据前一个（哨兵位）
{
//return reverse_iterator(_head);
return reverse_iterator(end());
}
const_reverse_iterator rbegin() const
{
//return const_reverse_iterator(_head->_prev);
return const_reverse_iterator(--end());
}
const_reverse_iterator rend() const
{
//return const_reverse_iterator(_head);
return const_reverse_iterator(end());
} 现在的 list.h 就是这样的：
#pragma once
#include
#include
#include "reverse_iterator.h"
using namespace std;
namespace rtx
{
template
struct list_node // 定义结点
{
T _data;
list_node* _prev;
list_node* _next;
list_node(const T& x = T())
:_data(x)
,_prev(nullptr)
,_next(nullptr)
{}
};
template
struct __list_iterator // 定义迭代器
{
typedef list_node Node;
typedef __list_iterator iterator;
// 在list类里面：
// typedef __list_iterator iterator;
// typedef __list_iterator const_iterator;
Node* _node;
__list_iterator(Node* node)
:_node(node)
{}
bool operator!=(const iterator& it)
{
return _node != it._node;
}
//T& operator*()
Ref operator*()
{
return _node->_data; // 返回结点的数据
}
//T* operator->()
Ptr operator->()
{
return &(operator*());
//即 return &(_node->_data);
}
iterator& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this; // 返回加加后的值
}
iterator operator++(int)
{
iterator tmp(*this); // 拷贝构造一个tmp存储原来的值
_node = _node->_next;
return tmp; // 返回加加前的值
}
iterator& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this; // 返回减减后的值
}
iterator operator--(int)
{
iterator tmp(*this); // 拷贝构造一个tmp存储原来的值
_node = _node->prev;
return tmp; // 返回减减前的值
}
};
template
class list // 定义list类
{
typedef list_node Node;
public:
typedef __list_iterator iterator;
typedef __list_iterator const_iterator;
typedef __reverse_iterator reverse_iterator; // 传正向迭代器封装出反向迭代器
typedef __reverse_iterator const_reverse_iterator;
const_iterator begin() const
{
return const_iterator(_head->_next);
}
const_iterator end() const
{
return const_iterator(_head);
}
iterator begin()// begin是实际数据的第一个，_head 是哨兵位头结点
{
return iterator(_head->_next);
}
iterator end()// end是实际数据的下一个
{
return iterator(_head);
}
reverse_iterator rbegin()//按照以前的理解，rbegin指向最后一个数据
{
//return reverse_iterator(_head->_prev);
return reverse_iterator(--end());
}
reverse_iterator rend()//按照以前的理解，rend指向第一个数据前一个（哨兵位）
{
//return reverse_iterator(_head);
return reverse_iterator(end());
}
const_reverse_iterator rbegin() const
{
//return const_reverse_iterator(_head->_prev);
return const_reverse_iterator(--end());
}
const_reverse_iterator rend() const
{
//return const_reverse_iterator(_head);
return const_reverse_iterator(end());
}
void empty_init()// 创建并初始化哨兵位头结点（即构造函数）
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
}
template
list(InputIterator first, InputIterator last)
{
empty_init();
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
list()
{
empty_init();
}
void swap(list& x)//提一嘴：void swap(list& x)也行（类里面可以省略，类外不行>
{
std::swap(_head, x._head); // 换哨兵位头结点就行
}
list(const list& lt)//lt2(lt1)
{
empty_init();
list tmp(lt.begin(), lt.end()); // 迭代器区间构造一个(lt1)
swap(tmp); // 直接和lt2换哨兵位头结点
}
list& operator=(list lt)//lt3 = lt1 这里lt1直接深拷贝给lt，lt是局部对象，出来作用域直接调析构
{
swap(lt);// 把深拷贝出来的lt和lt3交换
return *this; // 把lt3返回
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it); // 返回删除位置的下一个结点
}
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* NewNode = new Node(x);
prev->_next = NewNode;
NewNode->_prev = prev;
NewNode->_next = cur;
cur->_prev = NewNode;
return iterator(NewNode);
}
void push_back(const T& x)
{
//Node* tail = _head->_prev;
//Node* NewNode = new Node(x);
思路图：head tail NewNode
//tail->_next = NewNode;
//NewNode->_prev = tail;
//_head->_prev = NewNode;
//NewNode->_next = _head;
insert(end(), x);
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(), x);
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* cur = pos._node; // 删cur
Node* prev = cur->_prev;
prev->_next = cur->_next; // cur前一个指向cur后一个
cur->_next->_prev = prev; // cur后一个指回cur前一个
delete cur;
return iterator(prev->_next); // 返回删除位置下一个
}
void pop_back()
{
erase(begin());
}
void pop_front()
{
erase(--end());
}
private:
Node* _head; // 哨兵位头结点
};
} 测试一下：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "list.h"
namespace rtx
{
void Test_reverse_iterator()
{
list lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
list::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
list::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
while (rit != lt.rend())
{
cout << *rit << " ";
++rit;
}
cout << endl;
}
}
int main()
{
rtx::Test_reverse_iterator();
return 0;
} 
这样实现也行，但是rbegin（）和rend（）就没那么美观，
所以巨佬就设计了下面的艺术行为：（也只是为了对称，没别的）
2.2 反向迭代器的对称实现
前面说到，我们认为应该是这样的：
但是库里面是这样实现的：
rbegin 和 rend 是和 end 和 begin 是相对称的形式设计的，
你的 end 就是我的 rbegin，你的 begin 就是我的 rend。
如果这样实现的话，对rbegin解引用就不对了，
我们先看看库里反向迭代器的解引用：
这样取的就是前一个位置了，rbegin() 位置的前一个位置正是想要取的地方。
来改一下，解引用应该是这样的：
Ref operator*()
{
//return *_cur;
auto tmp = _cur;
--tmp;
return *tmp;
}还有那四个接口改成这样：
reverse_iterator rbegin()// 对称实现
{
//return reverse_iterator(_head->_prev);
//return reverse_iterator(--end());
return reverse_iterator(end());
}
reverse_iterator rend()
{
//return reverse_iterator(_head);
//return reverse_iterator(end());
return reverse_iterator(begin());
}
const_reverse_iterator rbegin() const
{
//return const_reverse_iterator(_head->_prev);
return const_reverse_iterator(end());
}
const_reverse_iterator rend() const
{
//return const_reverse_iterator(_head);
return const_reverse_iterator(begin());
}reverse_iterator.h
#pragma once
namespace rtx
{
template// 为了适配const迭代器，再加两个参数
struct __reverse_iterator //普通迭代器传的就是 T& 和 T* const 迭代器传的就是 const T& 和 const T*
{
Iterator _cur;
typedef __reverse_iterator RIterator;
__reverse_iterator(Iterator it)
:_cur(it)
{}
RIterator operator++()
{
--_cur; // 正向迭代器 ++ 就是反向迭代器 --
return *this;
}
RIterator operator--()
{
++_cur;
return *this;
}
Ref operator*()
{
//return *_cur;
auto tmp = _cur;
--tmp;
return *tmp;
}
Ptr operator->()
{
//return _cur.operator->();
//return &(*_cur); // 如果这样写，对称的时候就要改了
return &(operator*());
}
bool operator!=(const RIterator& it)
{
return _cur != it._cur;
}
};
} list.h ：
#pragma once
#include
#include
#include "reverse_iterator.h"
using namespace std;
namespace rtx
{
template
struct list_node // 定义结点
{
T _data;
list_node* _prev;
list_node* _next;
list_node(const T& x = T())
:_data(x)
,_prev(nullptr)
,_next(nullptr)
{}
};
template
struct __list_iterator // 定义迭代器
{
typedef list_node Node;
typedef __list_iterator iterator;
// 在list类里面：
// typedef __list_iterator iterator;
// typedef __list_iterator const_iterator;
Node* _node;
__list_iterator(Node* node)
:_node(node)
{}
bool operator!=(const iterator& it)
{
return _node != it._node;
}
//T& operator*()
Ref operator*()
{
return _node->_data; // 返回结点的数据
}
//T* operator->()
Ptr operator->()
{
return &(operator*());
//即 return &(_node->_data);
}
iterator& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this; // 返回加加后的值
}
iterator operator++(int)
{
iterator tmp(*this); // 拷贝构造一个tmp存储原来的值
_node = _node->_next;
return tmp; // 返回加加前的值
}
iterator& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this; // 返回减减后的值
}
iterator operator--(int)
{
iterator tmp(*this); // 拷贝构造一个tmp存储原来的值
_node = _node->prev;
return tmp; // 返回减减前的值
}
};
template
class list // 定义list类
{
typedef list_node Node;
public:
typedef __list_iterator iterator;
typedef __list_iterator const_iterator;
typedef __reverse_iterator reverse_iterator; // 传正向迭代器封装出反向迭代器
typedef __reverse_iterator const_reverse_iterator;
const_iterator begin() const
{
return const_iterator(_head->_next);
}
const_iterator end() const
{
return const_iterator(_head);
}
iterator begin()// begin是实际数据的第一个，_head 是哨兵位头结点
{
return iterator(_head->_next);
}
iterator end()// end是实际数据的下一个
{
return iterator(_head);
}
//reverse_iterator rbegin()//按照以前的理解，rbegin指向最后一个数据
//{
// //return reverse_iterator(_head->_prev);
// return reverse_iterator(--end());
//}
//reverse_iterator rend()//按照以前的理解，rend指向第一个数据前一个（哨兵位）
//{
// //return reverse_iterator(_head);
// return reverse_iterator(end());
//}
//const_reverse_iterator rbegin() const
//{
// //return const_reverse_iterator(_head->_prev);
// return const_reverse_iterator(--end());
//}
//const_reverse_iterator rend() const
//{
// //return const_reverse_iterator(_head);
// return const_reverse_iterator(end());
//}
reverse_iterator rbegin()// 对称实现
{
//return reverse_iterator(_head->_prev);
//return reverse_iterator(--end());
return reverse_iterator(end());
}
reverse_iterator rend()
{
//return reverse_iterator(_head);
//return reverse_iterator(end());
return reverse_iterator(begin());
}
const_reverse_iterator rbegin() const
{
//return const_reverse_iterator(_head->_prev);
return const_reverse_iterator(end());
}
const_reverse_iterator rend() const
{
//return const_reverse_iterator(_head);
return const_reverse_iterator(begin());
}
void empty_init()// 创建并初始化哨兵位头结点（即构造函数）
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
}
template
list(InputIterator first, InputIterator last)
{
empty_init();
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
list()
{
empty_init();
}
void swap(list& x)//提一嘴：void swap(list& x)也行（类里面可以省略，类外不行>
{
std::swap(_head, x._head); // 换哨兵位头结点就行
}
list(const list& lt)//lt2(lt1)
{
empty_init();
list tmp(lt.begin(), lt.end()); // 迭代器区间构造一个(lt1)
swap(tmp); // 直接和lt2换哨兵位头结点
}
list& operator=(list lt)//lt3 = lt1 这里lt1直接深拷贝给lt，lt是局部对象，出来作用域直接调析构
{
swap(lt);// 把深拷贝出来的lt和lt3交换
return *this; // 把lt3返回
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it); // 返回删除位置的下一个结点
}
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* NewNode = new Node(x);
prev->_next = NewNode;
NewNode->_prev = prev;
NewNode->_next = cur;
cur->_prev = NewNode;
return iterator(NewNode);
}
void push_back(const T& x)
{
//Node* tail = _head->_prev;
//Node* NewNode = new Node(x);
思路图：head tail NewNode
//tail->_next = NewNode;
//NewNode->_prev = tail;
//_head->_prev = NewNode;
//NewNode->_next = _head;
insert(end(), x);
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(), x);
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* cur = pos._node; // 删cur
Node* prev = cur->_prev;
prev->_next = cur->_next; // cur前一个指向cur后一个
cur->_next->_prev = prev; // cur后一个指回cur前一个
delete cur;
return iterator(prev->_next); // 返回删除位置下一个
}
void pop_back()
{
erase(begin());
}
void pop_front()
{
erase(--end());
}
private:
Node* _head; // 哨兵位头结点
};
} Test.cpp：（写到这忽然发现以前的Test.cpp都习惯写成Test.c 了，懂就刑）
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "list.h"
namespace rtx
{
void Test_reverse_iterator()
{
list lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
list::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
list::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
while (rit != lt.rend())
{
cout << *rit << " ";
++rit;
}
cout << endl;
}
}
int main()
{
rtx::Test_reverse_iterator();
return 0;
} 
以后为了和库里面的类似，所以还是艺术地实现对称的反向迭代器好。
写到这可能还不知道我们实现的反向迭代器有多强（只要提供一个正向迭代器就行）
我们试试把 vector 的弄出来，在vector.h里 #include "reverse_iterator.h"
和上面一样只需在vector类里面加上下面的代码：
一模一样，你甚至可以一步复制粘贴，位置也不改了：
typedef __reverse_iterator reverse_iterator; // 传正向迭代器封装出反向迭代器
typedef __reverse_iterator const_reverse_iterator;
reverse_iterator rbegin()// 对称实现
{
//return reverse_iterator(_head->_prev);
//return reverse_iterator(--end());
return reverse_iterator(end());
}
reverse_iterator rend()
{
//return reverse_iterator(_head);
//return reverse_iterator(end());
return reverse_iterator(begin());
}
const_reverse_iterator rbegin() const
{
//return const_reverse_iterator(_head->_prev);
return const_reverse_iterator(end());
}
const_reverse_iterator rend() const
{
//return const_reverse_iterator(_head);
return const_reverse_iterator(begin());
} 所以vector.h就是这样的：
vector.h
#pragma once
#include
#include
#include
#include "reverse_iterator.h"
using namespace std;
namespace rtx
{
template
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
typedef const T* const_iterator;
typedef __reverse_iterator reverse_iterator; // 传正向迭代器封装出反向迭代器
typedef __reverse_iterator const_reverse_iterator;
reverse_iterator rbegin()// 对称实现
{
//return reverse_iterator(_head->_prev);
//return reverse_iterator(--end());
return reverse_iterator(end());
}
reverse_iterator rend()
{
//return reverse_iterator(_head);
//return reverse_iterator(end());
return reverse_iterator(begin());
}
const_reverse_iterator rbegin() const
{
//return const_reverse_iterator(_head->_prev);
return const_reverse_iterator(end());
}
const_reverse_iterator rend() const
{
//return const_reverse_iterator(_head);
return const_reverse_iterator(begin());
}
vector()
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{}
~vector()
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storage = nullptr;
}
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
size_t capacity() const
{
return _end_of_storage - _start;
}
void push_back(const T& x)
{
//if (_finish == _end_of_storage)
//{
// reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
//}
//*_finish = x;
//++_finish;
insert(end(), x);
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())
{
size_t sz = size();
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
//memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz); //浅拷贝，不行
for (size_t i = 0; i < sz; i++)// 如果T是int，一个一个拷贝没问题
{
tmp[i] = _start[i];// 如果T是string等自定义问题，一个一个拷贝调用的是T的深拷贝，也不会出问题。
}
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = tmp + sz;
_end_of_storage = tmp + n;
}
}
T& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < size());
return *(_start + pos);
}
const T& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < size());
return *(_start + pos);
}
iterator begin()
{
return _start;
}
iterator end()
{
return _finish;
}
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
template
vector(InputInterator first, InputInterator last)
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
void resize(size_t n, const T& val = T())
{
if (n > capacity())
{
reserve(n);
}
if (n > size())
{
while (_finish != _start + n)
{
*_finish = val;
++_finish;
}
}
else
{
_finish = _start + n;
}
}
void pop_back()
{
assert(_finish > _start);
--_finish;
}
iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
assert(pos >= _start);// ①检查pos是否越界
assert(pos <= _finish);
if (_finish == _end_of_storage)// ②检查是否需要扩容
{
size_t len = pos - _start;// 记录一下pos到_start的距离
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;// 迭代器失效问题，扩容后pos还是指向原来的空间，更新一下pos，
//而且形参不会影响实参，传引用的话begin等就传不了，所以用返回解决
}
iterator right = _finish - 1;// ③移动数据
while (right >= pos)
{
*(right + 1) = *right;
--right;
}
*pos = val;// ④插入数据
++_finish;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);// 不能<= 因为_finish指向的是最后一个数据的下一个
iterator left = pos + 1;
while (left < _finish)
{
*(left - 1) = *left;
++left;
}
--_finish;
return pos;//此时pos就是删除位置下一个位置迭代器
}
//vector(const vector& v)// 传统写法
//{
// reserve(v.capacity());
// // memcpy(_start, v._start, v.size() * sizeof(T)); // 会翻车
// for (const auto& e : v)
// {
// push_back(e);
// }
//}
void swap(vector& v)
{
std::swap(_start, v._start);
std::swap(_finish, v._finish);
std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);
}
vector(const vector& v)// 现代写法
:_start(nullptr)
, _finish(nullptr)
, _end_of_storage(nullptr)
{
vector tmp(v.begin(), v.end());
swap(tmp);
}
vector& operator=(vector v)// 现代写法
{
swap(v);
return *this;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
};
}
Test.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "list.h"
#include "vector.h"
namespace rtx
{
void Test_reverse_iterator()
{
list lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
list::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
list::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
while (rit != lt.rend())
{
cout << *rit << " ";
++rit;
}
cout << endl;
}
void Test_reverse_iterator2()
{
vector lt;//为了方便lt的名字都不改成常用的v了
lt.push_back(10);
lt.push_back(20);
lt.push_back(30);
lt.push_back(40);
lt.push_back(50);
vector::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
vector::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
while (rit != lt.rend())
{
cout << *rit << " ";
++rit;
}
cout << endl;
}
}
int main()
{
//rtx::Test_reverse_iterator();
rtx::Test_reverse_iterator2();
return 0;
} 
刑，反向迭代器就讲到这里了，讲了这么多属实有点麻烦，但了解原理后就很方便了。
所有正向迭代器++和--的容器都能用这个反向迭代器了。
3. 迭代器的功能分类
迭代器从功能可以分为这三类：单向迭代器，双向迭代器，随机迭代器，（文档有说明）
其中只有单向迭代器不支持上面实现的反向迭代器，
对应的是没讲的，forward_list单链表和蓝线的下面两个哈希表
下面的迭代器可以看作是上面的迭代器的特殊形式，所以算法库里的传参就有这样的命名：
本章完。
到这里我们已经讲了容器适配器和迭代器适配器，体会了适配器封装和复用的特点。
软件开发提倡的就是能复用就复用，尽量不要自己写。
到这里我们基本已经把C++（简单的学了），后面继续融合地讲，先讲讲模板没讲的东西。
再讲C++的三大特性里的继承和多态。还有数据结构关于树的内容，map和set容器。