C++List容器常用函數介面刨析

2022-08-03 14:03:34

一、基本結構

由原始碼可知，list容器是有一個帶頭雙向迴圈連結串列實現，所以我們模擬實現也需要實現一個帶頭雙向迴圈連結串列的資料結構。

template<class T>
	struct list_node
	{
		list_node<T>* _next;
		list_node<T>* _prev;
		T _data;
		list_node(const T& val = T())//用一個匿名物件來做預設引數
			:_next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
			, _data(val)
		{}
	};
template<class T>
	class list
	{
	public:
		typedef list_node<T> Node;
	private:
		Node* _head;
	};

二、list的迭代器的構造

list的迭代器與vector的迭代器不一樣，list的迭代器是一個自定義型別的物件，成員變數包含一個指向節點的指標。

template<class T, class Ref, class Ptr>
	struct __list_iterator
	{
		typedef list_node<T> Node;
		typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
		Node* _node;
		__list_iterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}
		// 解構函式  -- 節點不屬於迭代器，不需要迭代器釋放
		// 拷貝構造和賦值過載 -- 預設生成的淺拷貝就可以
		// *it
		Ref operator*()
		{
			return _node->_data;
		}
		Ptr operator->()
		{
			//return &(operator*());
			return &_node->_data;
		}
		self& operator++()
		{
			_node = _node->_next;
			return *this;
		}
		self operator++(int)
		{
			self tmp(*this);//拷貝構造
			_node = _node->_next;
			return tmp;//因為tmp出了作用域就不在了，所以不可以參照返回
		}
		self& operator--()
		{
			_node = _node->_prev;
			return *this;
		}
		self operator--(int)
		{
			self tmp(*this);
			_node = _node->_prev;
			return tmp;
		}

⭐️⭐️⭐️即用一個自定義型別封裝，通過運運算元的過載使迭代器實現像指標一樣的操作行為。

三、迭代器的實現

	template<class T>
	class list
	{
		typedef list_node<T> Node;
	public:
		typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
		//僅僅是為了改名，如果不是為了改名，不用寫。
		__list_iterator<T, const T&, const T*> begin() const
		{
			// list_node<int>*
			return __list_iterator<T, const T&, const T*>(_head->_next);
			//構造一個匿名物件
		}
		const_iterator end() const
		{
			return const_iterator(_head);
		}
		iterator begin()
		{
			return iterator(_head->_next);//構造一個匿名物件來返回
			//return _head->_next;//也可以，因為單引數建構函式支援隱式型別轉換。
			//iterator it = _head->_next   隱式呼叫
		}
		iterator end()
		{
			return iterator(_head);
		}
	}

四、insert,erase

		// 插入在pos位置之前
		iterator insert(iterator pos, const T& x)//pos是一個迭代器物件
		{
			Node* newNode = new Node(x);
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			// prev  newnode  cur
			prev->_next = newNode;
			newNode->_prev = prev;
			newNode->_next = cur;
			cur->_prev = newNode;
			return iterator(newNode);
		}
		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos != end());
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* next = cur->_next;
			// prev  next
			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;
			delete cur;
			return iterator(next);
		}

五、push_back,push_front,pop_back,pop_front

void push_back(const T& x)
		{
			//Node* tail = _head->_prev;
			//Node* newnode = new Node(x);
			 _head    tail  newnode
			//tail->_next = newnode;
			//newnode->_prev = tail;
			//newnode->_next = _head;
			//_head->_prev = newnode;
			insert(end(), x);
		}
		void push_front(const T& x)
		{
			insert(begin(), x);
		}
		void pop_back()
		{
			erase(--end());
			//這裡不可以用end()-1吧，因為尾部迭代器在尾刪後是需要變得
		}
		void pop_front()
		{
			erase(begin());
		}

⭐️這裡均複用了insert和erase函數。

六、建構函式與賦值過載

		list()//帶頭雙向迴圈連結串列，初始化要先把頭弄出來
		{
			_head = new Node();
			//自定義型別去呼叫對應類別建構函式,帶不帶這個括號都可
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		}
		// lt2(lt1)————傳統寫法
		/*list(const list<T>& lt)
		{
		_head = new Node();
		_head->_next = _head;
		_head->_prev = _head;
		for (auto e : lt)
		{
		push_back(e);//push_back中複用insert，insert中完成深拷貝
		}
		}*/
		void empty_init()
		{
			_head = new Node();
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		}
		//如果我們寫現代寫法，那麼必須提供相應的帶參構造
		template <class InputIterator>
		list(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			empty_init();
			while (first != last)
			{
				push_back(*first);//push_back中呼叫insert時會完成相應深拷貝
				++first;
			}
		}
		void swap(list<T>& lt)
		{
			std::swap(_head, lt._head);//交換頭節點
		}
		// lt2(lt1) -- 現代寫法
		list(const list<T>& lt)
		{
			empty_init();//總不能把一個野指標換給別人呀！
			list<T> tmp(lt.begin(), lt.end());
			swap(tmp);
		}
		// lt2 = lt1
		list<T>& operator=(list<T> lt)
		//list<T> lt = lt1，傳值傳參這一步就呼叫了拷貝構造完成深拷貝
		{
			swap(lt);
			return *this;
		}

⭐️⭐️⭐️注意現代寫法的方法

七、解構與清空

		~list()
		{
			clear();
			delete _head;
			_head = nullptr;
		}
		void clear()
		{
			iterator it = begin();
			while (it != end())
			{
				it = erase(it);//用返回值更新，防止迭代器失效
			}
		}

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