list迭代器的失效问题（对比vector迭代器），list类的实现
list iterator的使用
可以将迭代器理解成一个指针，该指针指向list中的某个节点
| 函数声明 | 接口说明 |
|---|---|
| begin+end | 返回第一个元素的迭代器+返回最后一个元素下一个位置的迭代器 |
| rbegin+rend | 返回第一个元素的reverse_iterator,即end位置，返回最后一个元素下一个位置的 reverse_iterator,即begin位置 |
1. begin与end为正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动
2. rbegin(end)与rend(begin)为反向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向前移动
list的迭代器失效（重点）
将迭代器可以暂时理解成类似于指针，迭代器失效即迭代器所指向的节点的无效，即该节点被删除了。因为list的底层结构为带头结点的双向循环链表，因此在list中进行插入时是不会导致list的迭代器失效的，只有在删除时才会失效，并且失效的只是指向被删除节点的迭代器，其他迭代器不会受到影响。
与vector迭代器失效对比：
- vector中：在插入元素时，要给所有的迭代器重新赋值，因为插入 元素有可能会导致重新扩容，致使原来迭代器失效，删 除时，当前迭代器需要重新赋值否则会失效。
- list中：插入元素不会导致迭代器失效， 删除元素时，只会导致当前迭代 器失效，其他迭代器不受影响。
void TestListIterator1()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
list l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
auto it = l.begin();
while (it != l.end())
{
// erase()函数执行后，it所指向的节点已被删除，因此it无效，在下一次使用it时，必须先给其赋 值
l.erase(it);
++it;
}
}
// 改正
void TestListIterator()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
list l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
auto it = l.begin();
while (it != l.end())
{
l.erase(it++); // it = l.erase(it);
}
}
list与vector的对比
| vector | list | |
|---|---|---|
| 底层结构 | 动态顺序表，一段连续空间 | 带头结点的双向循环链表 |
| 随机访问 | 支持随机访问，访问某个元素效率O(1) | 不支持随机访问，访问某个元素 效率O(N) |
| 插入和删除 | 任意位置插入和删除效率低，需要搬移元素，时间复杂 度为O(N)，插入时有可能需要增容，增容：开辟新空 间，拷贝元素，释放旧空间，导致效率更低 | 任意位置插入和删除效率高，不 需要搬移元素，时间复杂度为 O(1) |
| 安全利用率 | 底层为连续空间，不容易造成内存碎片，空间利用率 高，缓存利用率高 | 底层节点动态开辟，小节点容易 造成内存碎片，空间利用率低， 缓存利用率低 |
| 迭代器 | 原生态指针 | 对原生态指针(节点指针)进行封装 |
| 迭代失效 | 在插入元素时，要给所有的迭代器重新赋值，因为插入 元素有可能会导致重新扩容，致使原来迭代器失效，删 除时，当前迭代器需要重新赋值否则会失效 | 插入元素不会导致迭代器失效， 删除元素时，只会导致当前迭代 器失效，其他迭代器不受影响 |
| 使用场景 | 需要高效存储，支持随机访问，不关心插入删除效率 | 大量插入和删除操作，不关心随 机访问 |
list的自实现
template<class T>
struct Node
{
Node(const T& data = T())
:_pNext(nullptr)
, _pPre(nullptr)
, _data(data)
{}
T _data;
Node<T> *_pNext;
Node<T> *_pPre;
};
template<class T>
class list_iterator
{
typedef Node<T> Node;
typedef list_iterator<T> shef;
public:
list_iterator(Node *ptr)
:_ptr(ptr)
{}
T& operator *()
{
return _ptr->_data;
}
T* operator ->()
{
return &(_ptr->_data);
}
shef& operator ++()
{
_ptr = _ptr->_pNext;
return *this;
}
shef operator ++(T)
{
shef tmp(*this);
//shef tmp(_ptr);
_ptr = _ptr->_pNext;
return tmp;
}
shef& operator --()
{
_ptr = _ptr->_pPre;
return *this;
}
shef operator --(T)
{
shef tmp(_ptr);
_ptr = _ptr->_pPre;
return tmp;
}
bool operator !=(const shef& it)
{
return _ptr != it._ptr;
}
bool operator ==(const shef& it)
{
return _ptr == it._ptr;
}
Node* _ptr;
};
template<class iterator, class T>
struct list_riterator
{
typedef Node<T> Node;
typedef list_riterator<iterator, T> shef;
list_riterator(Node *ptr)
:_it(ptr)
{}
/*list_riterator(iterator it)
:_it(it)
{}*/
T& operator *()
{
auto it = _it;
--it;
return *it;
}
T* operator ->()
{
return &(operator *());
}
shef& operator ++()
{
--_it;
return *this;
}
shef operator ++(T)
{
shef tmp(_it._ptr);
--_it;
return tmp;
}
shef& operator --()
{
++_it;
return *this;
}
shef operator --(T)
{
shef tmp(_it._ptr);
++_it;
return tmp;
}
bool operator !=(shef ptr)
{
return _it != ptr._it;
}
bool operator ==(shef ptr)
{
return _it == ptr._it;
}
iterator _it;
};
template<class T>
class list
{
typedef Node<T> Node;
typedef list_iterator<T> iterator;
typedef const list_iterator<T> const_iterator;
typedef list_riterator<iterator, T> riterator;
public:
list()
{
CreateHead();
}
list(int n, const T& data)
{
CreateHead();
for (int i = 0; i < n; i++)
push_back(data);
}
template<class Iterator>
list(Iterator first, Iterator last)
{
CreateHead();
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
list(const list<T>& L)
{
CreateHead();
/*Node *pt = L._pHead->_pNext;
while (pt != L._pHead)
{
push_back(pt->_data);
pt = pt->_pNext;
}*/
iterator it = L.begin();
while (it != L.end())
{
push_back(*it);
++it;
}
}
list<T>& operator=(const list<T>& L)
{
if (this != &L)
{
clear();
auto it = L.begin();
while (it != L.end())
{
push_back(*it);
++it;
}
}
return *this;
}
~list()
{
clear();
delete _pHead;
}
iterator begin()
{
return iterator(_pHead->_pNext);
}
iterator begin()const
{
return iterator(_pHead->_pNext);
}
iterator end()
{
return iterator(_pHead);
}
iterator end()const
{
return iterator(_pHead);
}
riterator rbegin()
{
return riterator(_pHead);
}
riterator rend()
{
return riterator(_pHead->_pNext);
}
size_t size()const
{
size_t count = 0;
auto it = begin();
while (it != end())
{
++it;
++count;
}
return count;
}
bool empty()const
{
return _pHead->_pNext == _pHead;
}
void resize(int n, const T& data = T())
{
int oldsize = size();
if (n > oldsize)
{
for (int i = oldsize; i < n; i++)
push_back(data);
}
else
{
for (int i = n; i < oldsize; i++)
pop_back();
}
}
T& front()
{
return _pHead->_pNext->_data;
}
const T& front()const
{
return _pHead->_pNext->_data;
}
T& back()
{
return _pHead->_pPre->_data;
}
const T& back()const
{
return _pHead->_pPre->_data;
}
void push_back(const T& data)
{
insert(end(), data);
}
void clear()
{
Node* it = _pHead->_pNext;
while (it != _pHead)
{
_pHead->_pNext = it->_pNext;
delete it;
it = _pHead->_pNext;
}
_pHead->_pNext = _pHead;
_pHead->_pPre = _pHead;
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
iterator insert(iterator pos, const T& data)
{
Node *node = pos._ptr;
Node *pt = new Node(data);
pt->_pPre = node->_pPre;
pt->_pNext = node;
node->_pPre = pt;
pt->_pPre->_pNext = pt;
return iterator(pt);
}
iterator erase(iterator pos)
{
Node *pt = pos._ptr;
if (pt == _pHead)
return end();
Node *ret = pt->_pNext;
pt->_pPre->_pNext = pt->_pNext;
pt->_pNext->_pPre = pt->_pPre;
delete pt;
return iterator(ret);
}
void push_front(const T& data)
{
insert(begin(), data);
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
void swap(list<T> L)
{
swap(_pHead, L._pHead);
}
private:
void CreateHead()
{
_pHead = new Node();
_pHead->_pNext = _pHead;
_pHead->_pPre = _pHead;
_pHead->_data = NULL;
}
protected:
Node* _pHead;
};
}