C++简易list
list不同于vector，每个节点的结构需要自行定义，迭代器属于双向迭代器（不是随即迭代器），也需要自行定义。和通用迭代器一样，list的迭代器需要实现的操作有：++、--、*、->、==、!=。节点的数据结构命名为list_node，迭代器的数据结构命名为list_iterator。list中对迭代器的操作不应该使用算数运算，如+2、-3这样的操作，只应该使用++、--来移动迭代器。STI版本的STL使用了一个环形list，list.end()指向一个空白节点（不存放数据）作为尾节点，空白节点的next指针指向第一个节点，空白节点的prev指针指向最后一个节点，这样就能方便的实现begin()和end()操作，当list为空时，空白节点的next和prev均指向自己。这样的设计是很巧妙的，省去了很多插入、删除操作时需要考虑的边界条件。
#ifndef __MYLIST_H__
#define __MYLIST_H__
// list节点
template <class Type>
class list_node {
public:
list_node<Type> *prev;
list_node<Type> *next;
Type data;
};
// list迭代器
template <class Type>
class list_iterator {
public:
// 迭代器必须定义的五个相应类型
typedef Type value_type;
typedef Type* pointer;
typedef Type& reference;
typedef size_t difference_type;
typedef std::bidirectional_iterator_tag iterator_category;
list_iterator() : node(NULL)
{}
list_iterator(list_node<Type> *x) : node(x)
{}
list_iterator(const list_iterator<Type> &x) : node(x.node)
{}
// 成员函数尽量加const
bool operator== (const list_iterator<Type> &rhs) const
{
return node == rhs.node;
}
bool operator!= (const list_iterator<Type> &rhs) const
{
return !(operator==(rhs)); // 调用现有函数，好的策略
}
// 对迭代器接引用返回指向数据的引用
reference operator* () const
{
return node->data;
}
pointer operator-> () const
{
return &(operator*()); // 调用现有函数，好的策略
}
list_iterator& operator++ ()
{
node = node->next;
return *this;
}
list_iterator operator++ (int)
{
list_iterator<Type> old = *this;
++(*this);
return old;
}
list_iterator& operator-- ()
{
node = node->prev;
return *this;
}
list_iterator operator-- (int)
{
list_iterator<Type> old = *this;
--(*this);
return old;
}
// 迭代器通过这个指针与某个节点相联系
list_node<Type> *node;
};
// list数据结构，SGI中的list是一个环形链表，这里相同
// list内部使用list_node访问每一个保存数据的节点，对外则返回给用户一个list_iterator迭代器，这是需要注意的
template <class Type>
class List {
public:
typedef list_iterator<Type> iterator; // iterator类型是每个容器必备的，应该尽早定义它
typedef size_t size_type;
// 构造函数
List()
{
node = get_node();
// 前后指针都指向自己，表示此list为空
node->next = node;
node->prev = node;
}
iterator begin()
{
return (list_iterator<Type>)node->next;
}
iterator end()
{
return (list_iterator<Type>)node;
}
bool empty()
{
return node->next == node; // 参见默认构造函数
}
size_type size()
{
size_type len = 0;
distance(begin(), end(), len);
return len;
}
Type& front()
{
return *begin();
}
Type& back()
{
return *(--end());
}
// 插入操作
iterator insert(iterator position, const Type &value)
{
list_node<Type> *newNode = create_node(value);
newNode->next = position.node;
newNode->prev = position.node->prev;
position.node->prev->next = newNode;
position.node->prev = newNode;
return (iterator)newNode; // 显示类型转换
}
void push_back(const Type &value)
{
insert(end(), value);
}
void push_front(const Type &value)
{
insert(begin(), value);
}
// 删除操作
iterator erase(iterator position)
{
list_node<Type> *next = position.node->next;
list_node<Type> *prev = position.node->prev;
prev->next = next;
next->prev = prev;
destroy_node(position.node);
return (iterator)next;
}
void pop_back()
{
iterator tmp = end();
erase(--tmp);
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
// 清除所有节点
void clear()
{
list_node<Type> *pnode = node->next;
while (pnode != node)
{
list_node<Type> *tmp = pnode->next;
destroy_node(pnode);
pnode = tmp;
}
node->next = node;
node->prev = node;
}
// 删除值为value的所有节点
void remove(const Type &value)
{
// 为了使用上面的erase，这里定义iterator而不是list_node
iterator first = begin();
iterator last = end();
while (first != last)
{
iterator next = first;
++next;
if (*first == value)
erase(first);
first = next;
}
}
private:
// 分配一个节点
list_node<Type>* get_node()
{
return alloc.allocate(1);
}
// 释放一个节点
void put_node(list_node<Type> *p)
{
alloc.deallocate(p, 1);
}
// 分配并构造一个节点
list_node<Type>* create_node(const Type &value)
{
list_node<Type> *p = get_node();
alloc.construct(&(p->data), value);
return p;
}
// 析构并释放一个节点
void destroy_node(list_node<Type> *p)
{
alloc.destroy(&(p->data));
put_node(p);
}
private:
list_node<Type> *node; // 空白节点，指向list.end()
static std::allocator< list_node<Type> > alloc; // 空间配置器
};
// 类中的静态成员一定要记得在类外定义，否则链接时会出错
template <class Type>
std::allocator< list_node<Type> > List<Type>::alloc;
#endif
析构函数忘记写了，这里补上：
~List()
{
clear();
if (node != NULL)
delete node;
}
int main()
{
List<int> l;
l.push_back(1);
l.push_back(2);
l.push_back(3);
l.push_back(4);
l.push_back(5);
copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
cout << endl;
// 1 2 3 4 5
List<int>::iterator iter = find(l.begin(), l.end(), 3);
iter = l.erase(iter);
copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
cout << endl;
// 1 2 4 5
l.insert(iter, 123);
copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
cout << endl;
// 1 2 123 4 5
l.push_front(0);
copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
cout << endl;
// 0 1 2 123 4 5
l.pop_back();
copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
cout << endl;
// 0 1 2 123 4
l.pop_front();
copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
cout << endl;
// 1 2 123 4
l.clear();
copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
cout << endl;
// null
l.push_back(1);
l.push_back(2);
l.push_back(3);
l.push_front(4);
l.push_front(5);
l.push_front(6);
l.remove(1);
l.remove(2);
l.remove(3);
l.remove(5);
copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
cout << endl;
system("pause");
return 0;
}
运行结果：
参考：
《STL源码剖析》