目录
🌈前言🌈
📁 介绍
📁 使用
📂 构造
📂 迭代器iterator
📂 capacity
📂 modifiers
📂 迭代器失效
📁 模拟实现
📂 迭代器的实现
📂 代码展示
📁 和vector的区别
📁 总结
🌈前言🌈
欢迎收看本期【C++杂货铺】，本期内容将讲解STL中关于list的内容，会分为一下几个方面进行讲解：第一，什么是list，和其他容器的比较；第二，list的常用接口的介绍；第三，从底层除法，模拟实现简易版list；最后，对比和vecotr的主要区别。
以上就是本期要讲解的全部内容了，讲解之前需要你有数据结构中链表的储备知识，是为了更好的理解讲解内容。此外，模拟实现需要类和对象，模板等储备知识，如果只是想简单使用可以只看前两章。
如果你还没有类和对象及模板的知识，可以阅览下面这几篇文章：【C++杂货铺】详解类和对象 [上]-CSDN博客
【C++杂货铺】详解类和对象 [中]-CSDN博客
【C++杂货铺】详解类和对象 [下]-CSDN博客
【C++杂货铺】模板-CSDN博客
📁 介绍
list是可以在常熟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底层是双向链表结构，双向链表中每个元素存储在互不关联的独立节点中，在节点通过指针指向其前一个元素和后一个元素。
和其他的序列式容器相比（vector，array，deque），list通常在任意位置进行插入，移动元素的执行效率更好。
与之相对的，list的最大缺陷是不支持在任意位置的随机访问。
📁 使用
list接口较多，这里简单介绍一些常用的重要接口。
下面是官方文档的链接，对于容器的学习还是要多看文档的。
list - C++ Reference (cplusplus.com)
📂 构造
📂 迭代器iterator
📂 capacity
📂 modifiers
📂 迭代器失效
迭代器失效即迭代器所指向的节点无效，即该节点被删除。因为list底层是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迭代器失效的，只有在删除时才会失效，并且失效只是指向所删除结点的迭代器，其他迭代器不会受到影响。
void TestListIterator1()
{
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
list<int> 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<int> l(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
auto it = l.begin();
while (it != l.end())
{
l.erase(it++); // it = l.erase(it);
}
}📁 模拟实现
对于list的模拟实现最难实现的就是迭代器的实现。所以下面将重点讲解迭代器内容。
📂 迭代器的实现
迭代器就是通过模拟指针，提供一种统一的方法来使用容器。
对于vecotr这样的容器，迭代器可以直接是指针，但对于list这样的容器，不能直接使用原生指针，因为底层内存地址不是连续的。
指针++，并不能实现node = node->next这样的操作。这里就要用到C++的重要组成部分了，运算符重载和实现了类。通过将指针封装成类，来实现运算符重载。
这里迭代器使用三个模板参数，第一个表示数据data的类型，第二表示数据data的引用，第三个表示数据data的地址。
template<class T,class Ref,class Ptr>
struct ListIterator
{
typedef ListNode<T> Node;
typedef ListIterator<T,Ref,Ptr> iterator;
//构造函数
ListIterator(Node* node)
:_node(node)
{}
Ref operator*()
{
return _node->data;
}
Ptr operator->()
{
return &_node->data;
}
//++it
iterator& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
iterator operator++(int)
{
iterator temp(*this);
_node = _node->_next;
return temp;
}
//--it
iterator& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
iterator operator--(int)
{
iterator temp(*this);
_node = _node->_prev;
return temp;
}
// !=
bool operator!=(const iterator& it)
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(const iterator & it)
{
return _node == it._node;
}
Node* _node;
};📂 代码展示
下面将list的实现，放在exercise命名空间中。
namespace exercise
{
//节点类
template<class T>
struct ListNode
{
typedef ListNode<T> Node;
Node* _next;
Node* _prev;
T data;
ListNode(const T& val = T())
:_next(nullptr)
,_prev(nullptr)
,data(val)
{}
};
template<class T,class Ref,class Ptr>
struct ListIterator
{
typedef ListNode<T> Node;
typedef ListIterator<T,Ref,Ptr> iterator;
//构造函数
ListIterator(Node* node)
:_node(node)
{}
Ref operator*()
{
return _node->data;
}
Ptr operator->()
{
return &_node->data;
}
//++it
iterator& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
iterator operator++(int)
{
iterator temp(*this);
_node = _node->_next;
return temp;
}
//--it
iterator& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
iterator operator--(int)
{
iterator temp(*this);
_node = _node->_prev;
return temp;
}
// !=
bool operator!=(const iterator& it)
{
return _node != it._node;
}
bool operator==(const iterator & it)
{
return _node == it._node;
}
Node* _node;
};
//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;
void empty_init()
{
_head = new Node;
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
_size = 0;
}
list()
{
empty_init();
}
list(const list<T>& l)
{
empty_init();
for (auto& e : l)
{
push_back(e);
}
}
void swap(list<T>& temp)
{
std::swap(_head,temp._head);
std::swap(_size, temp._size);
}
list<T>& operator=(list<T> temp)
{
swap(temp);
return *this;
}
void clear()
{
iterator it = _head->_next;
while (it != _head)
{
it = erase(it);
}
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
_size = 0;
}
iterator begin()
{
return _head->_next;
}
iterator end()
{
return _head;
}
const_iterator begin() const
{
return _head->_next;
}
const_iterator end() const
{
return _head;
}
/*void push_back(const T& val)
{
Node* newnode = new Node(val);
Node* tail = _head->_prev;
newnode->_prev = tail;
newnode->_next = _head;
_head->_prev = newnode;
tail->_next = newnode;
}*/
void push_back(const T& val)
{
insert(end(), val);
}
void insert(iterator pos, const T& val)
{
Node* newnode = new Node(val);
Node* prev = pos._node->_prev;
Node* next = pos._node;
newnode->_prev = prev;
prev->_next = newnode;
newnode->_next = next;
next->_prev = newnode;
_size++;
}
iterator erase(iterator pos)
{
Node* prev = pos._node->_prev;
Node* next = pos._node->_next;
delete pos._node;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
_size--;
return next;
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
size_t size()
{
return _size;
}
private:
Node* _head;
size_t _size;
};
}📁 和vector的区别
📁 总结
以上，就是本期【C++杂货铺】的主要内容了，包含了list的介绍，list常用接口以及模拟实现list。
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