目录

list介绍

list模拟实现

list 节点类

list 的迭代器

定义 

构造函数

解引用

operator前置++和--与后置++和--

operator==与operator!=

list 类

构造函数

 begin()和end()

 拷贝构造

erase()

clear()

析构函数

insert

 push_back 和 push_front

pop_back 和 pop_front

完整代码

⭐list介绍

list是可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器，并且该容器可以前后双向迭代。list的底层是双向链表结构，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中，在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。list与forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效。与其他的序列式容器相比(array，vector，deque)，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list 的第6个元素，必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间开销；list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这可能是一个重要的因素)。

⭐list模拟实现

list的底层是双向链表结构，包含有一个哨兵节点。模拟实现list，要实现下列三个类：

        ①list节点类        ②迭代器的类        ③list主要功能的类(size()，empty()...)

模拟实现list的类的基本功能（增删等操作）要建立在迭代器类和节点类均已实现好的情况下才得以完成。

✨list 节点类

定义list中的节点ListNode，包含前驱指针，后驱指针和数据变量；使用struct而不使用class定义类，是为了方便访问每个一个节点 ，struct默认是pbulic，而class中成员变量要定义为private，不方便访问。

<code>template<class T>

struct ListNode

{

ListNode<T>* _next;

ListNode<T>* _prev;

T _data;

ListNode(const T& x = T())

:_next(nullptr)

,_prev(nullptr)

,_data(x)

{}

};

✨list 的迭代器

迭代器有两种实现方式，具体应根据容器底层数据结构实现：

1. 原生态指针，比如：vector

2. 将原生态指针进行封装，因迭代器使用形式与指针完全相同，因此在自定义的类中必须实现以下方法：

指针可以解引用，迭代器的类中必须重载operator*()指针可以通过->访问其所指空间成员，迭代器类中必须重载oprator->()指针可以++向后移动，迭代器类中必须重载operator++()与operator++(int)至于operator--()/operator--(int)释放需要重载，根据具体的结构来抉择，双向链表可以向前移动，所以需要重载，如果是forward_list就不需要重载--迭代器需要进行是否相等的比较，因此还需要重载operator==()与operator!=()

📖定义 

template<class T,class Ref,class Ptr>

struct ListIterator

{

typedef ListNode<T> Node;

typedef ListIterator<T,Ref,Ptr> Self;

//内置类型 指针

Node* _node;

}

可以发现这里list的模板含有三个类型参数，这样做是为了方便让编译器能依照模板自动生成一个const迭代器，而不需要我们手动写。两个参数名Ref（reference:引用）和Ptr（pointer:指针），见名知义。

📖构造函数

ListIterator(Node* node)

:_node(node)

{}

 迭代器指向所传节点

📖解引用

//*it 解引用

//T& operator*()

Ref operator*()

{

return _node->_data;

}

//it->

//T* operator->()

Ptr operator->()

{

return &_node->_data;

}

重载 * ，解引用就可以直接访问到节点里面的数据data 如果访问的数据是Date类型的，那么重载 -> 就可以访问到Date类里面的_year、_day等（如果是Date类，那data就说Date类里面的数据） 

📖operator前置++和--与后置++和--

<code>//前置++

Self& operator++()

{

_node = _node->_next;

return *this;

}

//后置++

Self operator++(int)

{

Self tmp(*this);

_node = _node->_next;

return tmp; // tmp 是一个局部变量，它在函数返回后将不再存在，所以不能返回引用

}

//前置--

Self& operator--()

{

_node = _node->_prev;

return *this;

}

//后置--

Self operator--(int)

{

Self tmp(*this);

_node = _node->_prev;

return tmp;// tmp 是一个局部变量，它在函数返回后将不再存在，所以不能返回引用

}

注：

这里值得注意的是，为了区分前置和后置，我们会在后置的重载函数中传缺省值int，从而与前置构成重载 局部变量不能返回引用

📖operator==与operator!=

bool operator!=(const Self& it)

{

return _node != it._node;

}

bool operator==(const Self& it)

{

return _node == it._node;

}

这个比较的就是两个迭代器中指向的节点的地址是否相等，从而可以判断迭代器是否指向了end() 。

✨list 类

template<class T>

class list

{

typedef ListNode<T> Node;

public :

typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;

typedef ListIterator<T,const T&,const T*> const_iterator;

private:

Node* _head;

size_t _size;

}

迭代器写成三个参数类型的模板，可以让编译器生成两个类，一个普通的iterator和一个const_iteratorconst_iterator 只能读取它所指向的元素，不能修改。

📖构造函数

//带头双向循环链表的构造函数

list()

{

_head = new Node;

_head->_next = _head;

_head->_prev = _head;

}

初始化时，new一个头节点，然后使这个头节点的前后指针都指向自己 

📖begin()和end()

iterator begin()

{

return _head->_next;//也可以直接这么写，进行隐式类型转换（单参数的构造函数支持隐式类型转换）

}

iterator end()

{

return iterator(_head);//匿名对象，局部变量 不能返回引用

}

//const迭代器需要的是迭代器指向的内容不能修改

//const iterator 是迭代器本身不能修改

const_iterator begin() const

{

return _head->_next;

}

const_iterator end()const

{

return const_iterator(_head);

}

返回时使用了匿名对象，不用实例化一个新的对象不能引用返回的匿名对象const迭代器指向的内容不能修改 

 📖拷贝构造

//lt2(lt)

list(const list<T>& lt)

{

empty_init();

for (auto& e : lt)

{

push_back(e);

}

}

list的每个节点不连续，需要一个个拷贝 需要析构的时候，一般就需要自己写深拷贝

📖erase()

iterator erase(iterator pos)

{

//prev cur next

Node* cur = pos._node;

Node* prev = cur->_prev;

Node* next = cur->_next;

_size--;

prev->_next = next;

next->_prev = prev;

delete cur;

return iterator(next);//匿名对象，局部变量 不能返回引用

}

delete删除节点,每一个节点都是动态开辟出来的

返回被删除元素后面一个元素的迭代器位置

📖clear()

void clear()

{

iterator it = begin();

while (it != end())

{

it = erase(it);

}

//不清除头节点

}

erase之后，it更新到下一个节点的位置继续eraseclear()不删除头节点

📖析构函数

~list()

{

clear();

delete _head;

_head = nullptr;

}

clear()删除除去头节点以外的所有节点delete删除头节点

📖insert

void insert(iterator pos, const T& val)

{

Node* cur = pos._node;

Node* newnode = new Node(val);

Node* prev = cur->_prev;

_size++;

//prev newnode cur

prev->_next = newnode;

newnode->_prev = prev;

newnode->_next = cur;

cur->_prev = newnode;

}

插入到pos位置之前 

 📖push_back 和 push_front

void push_back(const T& x)

{

insert(end(), x);

}

void push_front(const T& x)

{

insert(begin(), x);

}

复用insert ()

📖pop_back 和 pop_front

void pop_back()

{

erase(--end());

}

void pop_front()

{

erase(begin());

}

复用erase() 

✨完整代码

template<class T>

struct ListNode

{

ListNode<T>* _next;

ListNode<T>* _prev;

T _data;

ListNode(const T& x = T())

:_next(nullptr)

,_prev(nullptr)

,_data(x)

{}

};

template<class T,class Ref,class Ptr>

struct ListIterator

{

typedef ListNode<T> Node;

typedef ListIterator<T,Ref,Ptr> Self;

//内置类型 指针

Node* _node;

ListIterator(Node* node)

:_node(node)

{}

//*it 解引用

//T& operator*()

Ref operator*()

{

return _node->_data;

}

//it->

//T* operator->()

Ptr operator->()

{

return &_node->_data;

}

//前置++

Self& operator++()

{

_node = _node->_next;

return *this;

}

//后置++

Self operator++(int)

{

Self tmp(*this);

_node = _node->_next;

return tmp; // tmp 是一个局部变量，它在函数返回后将不再存在，所以不能返回引用

}

//前置--

Self& operator--()

{

_node = _node->_prev;

return *this;

}

//后置--

Self operator--(int)

{

Self tmp(*this);

_node = _node->_prev;

return tmp;// tmp 是一个局部变量，它在函数返回后将不再存在，所以不能返回引用

}

bool operator!=(const Self& it)

{

return _node != it._node;

}

bool operator==(const Self& it)

{

return _node == it._node;

}

};

template<class T>

class list

{

typedef ListNode<T> Node;

public :

//typedef ListIterator<T> iterator;

//typedef ListConstIterator<T> const_iterator;//重新写一个ListConstIterator类(这个方法比较冗余)

typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;

typedef ListIterator<T,const T&,const T*> const_iterator;//写成模板,让编译器生成两个类，而不是我们自己写

/*iterator begin()

{

return iterator(_head->_next);

}*/

iterator begin()

{

return _head->_next;//也可以直接这么写，进行隐式类型转换（单参数的构造函数支持隐式类型转换）

}

iterator end()

{

return iterator(_head);//匿名对象，局部变量 不能返回引用

}

//const迭代器需要的是迭代器指向的内容不能修改

//const iterator 是迭代器本身不能修改

const_iterator begin() const

{

return _head->_next;

}

const_iterator end()const

{

return const_iterator(_head);

}

void empty_init()

{

_head = new Node;

_head->_next = _head;

_head->_prev = _head;

_size = 0;

}

list()

{

//this->empty_init();

empty_init();

}

//lt2(lt)

list(const list<T>& lt)

{

empty_init();

for (auto& e : lt)

{

push_back(e);

}

}

//需要析构，一般就需要自己写深拷贝

void swap(list<T>& lt)

{

//lt是局部变量

std::swap(_head, lt._head);

std::swap(_size, lt._size);

}

//lt1 = lt3

list<T>& operator=(list<T> lt)

{

swap(lt);

return *this;

}

void clear()

{

iterator it = begin();

while (it != end())

{

it = erase(it);

}

//不清除头节点

}

~list()

{

clear();

delete _head;

_head = nullptr;

}

/*void push_back(const T& x)

{

Node* newnode = new Node(x);

Node* tail = _head->_prev;

tail->_next = newnode;

newnode->_prev = tail;

newnode->_next = _head;

_head->_prev = newnode;

}*/

void push_back(const T& x)

{

insert(end(), x);

}

void push_front(const T& x)

{

insert(begin(), x);

}

void pop_back()

{

erase(--end());

}

void pop_front()

{

erase(begin());

}

void insert(iterator pos, const T& val)

{

Node* cur = pos._node;

Node* newnode = new Node(val);

Node* prev = cur->_prev;

_size++;

//prev newnode cur

prev->_next = newnode;

newnode->_prev = prev;

newnode->_next = cur;

cur->_prev = newnode;

}

iterator erase(iterator pos)

{

Node* cur = pos._node;

Node* prev = cur->_prev;

Node* next = cur->_next;

_size--;

prev->_next = next;

next->_prev = prev;

delete cur;

return iterator(next);//匿名对象，局部变量 不能返回引用

}

size_t size()const

{

return _size;

}

bool empty()

{

return _size == 0;

}

private:

Node* _head;

size_t _size;

};

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