【1++的C++初阶】之list
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文章目录
- 一，什么是list
- 二，构造与析构
-
- 2.1 结点结构
- 2.2 链表结构
- 2.3 迭代器结构
- 三，部分重要接口的作用及其实现
-
- 3.1 迭代器相关的接口
- 3.2 list相关接口
一，什么是list
list是可以在常数范围内进行任意插入和删除的序列式容器。
list底层是前后循环链表，因此可以双向前后迭代。与其他序列式容器相比，list的最大缺陷是不支持任意位置的随机访问。并且list还需要一些额外的空间来保存结点与结点间的相关联信息。
二，构造与析构
2.1 结点结构
template<class T>
struct list_node
{
list_node* prev;//指向上一个结点
list_node* next;//指向下一个结点
T data;
//构造
list_node(const T& val = T())
:data(val)
, prev(nullptr)
, next(nullptr)
{}
};
在此结构中，定义出来了指向结点的前后指针，结点数据类型并对上述成员变量进行了初始化。
2.2 链表结构
template<class T>
class list
{
public:
typedef list_node<T> Node;
//构造
list()
{
_head = new Node;
_head->prev = _head;
_head->next = _head;
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
//拷贝构造
template <class InputIterator>
list(InputIterator first, InputIterator last)
{
_head = new Node;
_head->prev = _head;
_head->next = _head;
while (first != last)
{
push_back(*first);
first++;
}
}
//拷贝构造
//现代写法
list(const list<T>& lt)
{
_head = new Node;
_head->prev = _head;
_head->next = _head;
list<T> tmp(lt.begin(), lt.end());
std::swap(_head, tmp._head);
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
private:
Node* _head;
};
此结构中定义了头结点，并对头结点进行了初始化，使其指向上一个的指针指向自己，指向下一个的指针指向自己。
拷贝构造我们用的是现代写法，通过迭代器构造，构造出一个临时对象，再将其头结点指针进行交换。需要注意的是：在拷贝前都要进行初始化，防止其成为野指针。
在析构之前先将哨兵位头结点前的结点进行释放，因此就有了clear()函数，最后在析构时就只需将头结点释放。
2.3 迭代器结构
template<class T, class Ref, class Ptr>
struct list_iterator
{
typedef list_iterator<T,Ref,Ptr> iterator;
typedef list_node<T> Node;
//申请一个结点指针
Node* _node;
//构造
list_iterator(Node* node)
:_node(node)
{}
};
list迭代器的本质就是一个指向结点的指针。先是申请结点指针，进行初始化，使其指向传过来的结点指针。
三，部分重要接口的作用及其实现
3.1 迭代器相关的接口
bool operator !=(const iterator& it)const
{
return _node != it._node;
}
bool operator == (const iterator& it)const
{
return _node == it._node;
}
Ref operator *()
{
return _node->data;
}
Ptr operator->()
{
return &(operator*());
}
iterator& operator++()
{
_node = _node->next;
return *this;
}
iterator operator++(int)
{
iterator tmp = *this;
_node = _node->next;
return tmp;
}
iterator& operator--()
{
_node = _node->prev;
return *this;
}
iterator operator--(int)
{
iterator tmp = *this;
_node = _node->prev;
return tmp;
}
因为list迭代器是自定义类型，因此迭代器之间的一些操作，我们就必须要进行函数重载。我们解释几个比较重要的函数重载 。
Ptr operator->()
{
return &(operator*());
}
此重载所适合的环境：当list中存储的也是一个结构体是，此运算符就能够使用。
例：
struct pos
{
int a;
int b;
};
list<pos> lt;
list<pos>::iterator it=lt.begin();
it->a;
在此函数内部，返回了&(operator*())，而operator*()我们也进行了重载，返回的是结点数据–data，要是按此形式，那么此函数最终返回的就是data的地址。这与我们上述it->a不符合。原因在于，此处还有个隐藏的->，其最终形式为：it->data->a;这是编译器为了语法的可读性，而进行的的特殊处理。
说完->重载，我们在来说说++的重载。
iterator& operator++()//前置++
{
_node = _node->next;
return *this;
}
由于list的空间是不连续的，因此迭代器++，就是到下一结点。
3.2 list相关接口
inert的实现
iterator insert(iterator pos,const T& val)
{
Node* cur = pos._node;
Node* newnode = new Node(val);
Node* prev = cur->prev;
prev->next = newnode;
newnode->prev = prev;
newnode->next = cur;
cur->prev = newnode;
return iterator(newnode);
}
erase的实现
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->prev;
Node* next = cur->next;
prev->next = next;
next->prev = prev;
delete cur;
return iterator(next);
}
