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list是一个双向带头链表
在list的实现中最难实现的无非就是迭代器了，其他的功能只要学扎实了数据结构的链表后就能很容易理解。
我这里实现的list类中私有保存了一个head节点已经size。
1.构建节点
保存三个数据，分别为前一个位置指针，后一个位置指针，以及当前位置的值。
注意：要一个构造函数，方便构造初始化。
template<class T>
struct ListNode
{
ListNode<T>* _next;
ListNode<T>* _prev;
T _data;
ListNode(const T& x = T())
:_next(nullptr)
, _prev(nullptr)
, _data(x)
{}
};2.迭代器的实现
实现++、--是其次，最主要的是iterator的 * 和 -> 功能，*就是返回这个位置的_data就ok了，而->就有点难理解了，返回的是_data这个位置的地址-》
因为编译器会做优化：
struct D
{
int _d1;
int _d2;
D(int d1 = 0, int d2 = 0)
:_d1(d1)
,_d2(d2)
{}
};对于这个类。
cout << it->_d1 << ":" << it->_d2 << endl;你去对it进行->操作时，编译器的底层实际是这样处理的：
cout << it.operator->()->_d1 << ":" << it.operator->()->_d2 << endl;会变成两个解引用操作，这就是为什么->要返回这个位置的数据的指针。
详细代码：
template<class T, class Ref, class Ptr>
struct ListIterator
{
typedef ListNode<T> Node;
typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;
Node* _node;
ListIterator(Node* node)
:_node(node)
{}
// 返回引用
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
// 返回指针(难点)
Ptr operator->()
{
return &_node->_data;
}
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
bool operator==(const Self& lt)
{
return _node == lt._node;
}
bool operator!=(const Self& lt)
{
return _node != lt._node;
}
};模版参数这样设置三个是为了让编译器可以自动生成普通迭代器和const迭代器。
3.begin() 和 end()
iterator begin()
{
//return iterator(_head->_next);
return _head->_next;
}
iterator end()
{
//return iterator(_head);
return _head;
}
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end() const
{
return _head;
}实现这个也是可以使用范围for的前提，因为范围for的底层就是用的迭代器。
4.insert插入和erase删除功能
为什么我不去讲push_back、push_front、pop等函数呢，因为当实现了insert和erase后，这些功能都能直接复用insert和erase。
插入的思路很简单，就是保存前一个位置，然后再将每个节点之间的关系捋一遍就好了。
删除类似。
详细代码：
void insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* node = new Node(val);
prev->_next = node;
node->_prev = prev;
node->_next = cur;
cur->_prev = node;
_size++;
}
iterator erase(iterator pos)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur;
cur = nullptr;
_size--;
return iterator(next);
}然后后续的操作就可以直接复用：
5.构造函数及其初始化
void empty_init()
{
_head = new Node(0);
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
// 构造
list()
{
empty_init();
}
// 拷贝构造
list(const list<T>& lt)
{
empty_init;
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}6.析构及其清除
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}7.list类中的swap
在list类中实现swap可以复用库的中swap：
void swap(list<T>& lt)
{
std::swap(_head, lt._node);
std::swap(_size, lt._size);
}顺便可以实现赋值操作符的重载：
list<T>& operator=(list<T> lt)
{
swap(lt);
return *this;
}8.size及判空
size_t size() const
{
return _size;
}
bool empty()
{
return _size == 0;
}完整代码：
#pragma once
#include <assert.h>
#include <iostream>
using namespace std;
namespace YC
{
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;
Node* _node;
ListIterator(Node* node)
:_node(node)
{}
// 返回引用
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
// 返回指针(难点)
Ptr operator->()
{
return &_node->_data;
}
Self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
Self operator++(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
Self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
Self operator--(int)
{
Self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
bool operator==(const Self& lt)
{
return _node == lt._node;
}
bool operator!=(const Self& lt)
{
return _node != lt._node;
}
};
template<class T>
struct list
{
typedef ListNode<T> Node;
public:
typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
typedef ListIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
iterator begin()
{
//return iterator(_head->_next);
return _head->_next;
}
iterator end()
{
//return iterator(_head);
return _head;
}
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end() const
{
return _head;
}
void empty_init()
{
_head = new Node(0);
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
// 构造
list()
{
empty_init();
}
// 拷贝构造
list(const list<T>& lt)
{
empty_init;
for (auto& e : lt)
{
push_back(e);
}
}
void swap(list<T>& lt)
{
std::swap(_head, lt._node);
std::swap(_size, lt._size);
}
list<T>& operator=(list<T> lt)
{
swap(lt);
return *this;
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
it = erase(it);
}
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
void insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* node = new Node(val);
prev->_next = node;
node->_prev = prev;
node->_next = cur;
cur->_prev = node;
_size++;
}
iterator erase(iterator pos)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
delete cur;
cur = nullptr;
_size--;
return iterator(next);
}
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());
}
size_t size() const
{
return _size;
}
bool empty()
{
return _size == 0;
}
private:
Node* _head;
size_t _size;
};
void test_list1()
{
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
lt.push_back(5);
list<int>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
*it += 10;
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
lt.push_front(10);
lt.push_front(20);
lt.push_front(30);
for (auto e : lt)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
lt.pop_back();
lt.pop_back();
lt.pop_front();
lt.pop_front();
for (auto e : lt)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
struct D
{
int _d1;
int _d2;
D(int d1 = 0, int d2 = 0)
:_d1(d1)
,_d2(d2)
{}
};
void test_list2()
{
list<D> lt;
D dd1(1, 1);
D dd2 = { 1 , 1 };
lt.push_back(dd1);
lt.push_back(dd2);
lt.push_back(D{ 2, 2 });
lt.push_back({ 3, 3 });
lt.push_back({ 4, 4 });
D* ptr = &dd1;
(*ptr)._d1;
ptr->_d1;
list<D>::iterator it = lt.begin();
while (it != lt.end())
{
//*it += 10;
//cout << (*it)._a1 << ":" << (*it)._a2 << endl;
cout << it->_d1 << ":" << it->_d2 << endl;// 下方为未进行代码简化的代码（即operator展开）
//cout << it.operator->()->_d1 << ":" << it.operator->()->_d2 << endl;
++it;
}
cout << endl;
}
}
