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前言
list的底层结构为带头结点的双向循环链表
大体框架：
namespace simulation {
template <class T>
struct list_node {
//成员函数
};
template<class T,class Ref,class Ptr>
struct _list_iterator {
//成员函数
};
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;
//成员函数
private:
Node* _head;
size_t _size;
};
}
一、节点的封装（list_node）
template <class T>
struct list_node {
//带头的双向循环链表
//在类模板中：
//类名不等于类型，所以定义指针时类名要显示实例化
list_node<T>* _prev;
list_node<T>* _next;
T _val;
list_node(const T&val=T())
//T（）相当于调用构造函数；
:_prev(nullptr)
,_next(nullptr)
,_val(val)
{
}
};
二、迭代器的封装(_list_iterator)
因为list的数据不是在一片连续的内存中（像vector，string那样）
所以我们不能用原生指针来当迭代器iterator，我们要自己设计一个
迭代器，自己去实现其++以及比较等操作
1.类模板的定义：
//设计const迭代器：可以把迭代器理解为类似指针
// 错误示范： typedef const __list_iterator<T> const_iterator;
// 这样设计const迭代器是不行的，因为const迭代器期望指向内容不能修改
// 这样设计是迭代器本身不能修改
//为了设计不那么繁琐，我们传入三个模板参数
template<class T,class Ref,class Ptr>
//相当于：
// typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
// typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
2.构造函数
typedef list_node<T> Node;
typedef _list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
Node* _node;//成员变量
_list_iterator(Node* node)
:_node(node)
{
}
3.前置++，后置++
self& operator++() {
//前置++
//typedef _list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
_node = _node->_next;
return *this;
}
self operator++(int) {
//后置++
self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
4.前置–，后置–
self& operator--() {
_node = _node->_prev;
return *this;
}
self operator--(int) {
self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
5.解引用(operator*())
Ref operator*() {
//因为可能为const T&类型或者T&类型
//为了避免繁琐，使用模板参数里面的Ref
//编译器根据不同的类型会生成对应的函数
return _node->_val;
}
6. ->重载（operator- >()）
//template<class T,class Ref,class Ptr>
//相当于：
// typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
// typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
Ptr operator->() {
return&_node->_val;
}
7.比较运算符的重载：
bool operator!=(const self& it)const {
return _node != it._node;
}
bool operator==(const self& it)const {
return _node == it._node;
}
三、list成员函数
1.构造函数
typedef list_node<T> Node;
public:
typedef _list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef _list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
void empty_init() {
_size = 0;
_head = new Node;
_head->_prev = _head;
_head->_next = _head;
}
list() {
//构造函数
empty_init();
}
private：
Node*_head;//哨兵位
size_t _size;
2.begin(),end()
iterator begin() {
//begin（）为哨兵位下一个
return _head->_next;
}
const_iterator begin()const {
return _head->_next;
}
//end（）为哨兵位
iterator end() {
return _head;
}
const_iterator end()const {
return _head;
}
3.插入（insert）在pos之前一个位置插入
在list中进行插入时是不会导致list的迭代器失效的，只有在删除时才会失效，并且失效的只是指向被删除节点的迭代器，其他迭代器不会受到影响。
iterator insert(iterator pos, const T& x) {
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* newnode = new Node(x);
newnode->_prev = prev;
newnode->_next = cur;
prev->_next = newnode;
cur->_prev = newnode;
++_size;
//返回指向第一个新插入元素的迭代器。
return newnode;
}
4.删除（erase）
iterator erase(iterator pos) {
assert(pos != end());
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* next = cur->_next;
delete cur;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
--_size;
//返回被删除节点的下一个位置
return next;
}
5.尾插尾删
void push_front(const T& x) {
insert(begin(), x);
}
void pop_back() {
erase(--end());
}
6.头插头删
void push_back(const T&x) {
insert(end(), x);
}
void pop_front() {
erase(begin());
}
7.析构函数
void clear() {
iterator it = begin();
while (it != end()) {
it = erase(it);
}
_size = 0;
}
~list() {
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
8.赋值运算符重载
void swap(list<T><){
std::swap(_head, lt._head);
std::swap(_size, lt._size);
}
list<T>operator=(list<T> lt) {
swap(lt);
return *this;
}
9.拷贝构造函数
list(const list<T>& lt) {
empty_init();
_size = lt._size;
for (auto &ch : lt) {
push_back(ch);
}
}
10.大小（size）
size_t size() {
return _size;
}