【STL】list常见用法及模拟实现(附完整源码）

前言

这篇文章我们继续STL中容器的学习，这篇文章要讲解的是list。

1. list介绍及使用

1.1 list介绍

list文档

list的底层实现就是数据结构学过的带头双向循环链表：

1.2 list使用

我们来看一下几个常用的接口：

首先看一下构造函数：

这里几个都是我们熟悉的，默认构造、n个val构造、迭代器区间构造以及拷贝构造。
我们再来看一下迭代器：

我相信之前的文章对迭代器的介绍已经很详细了这里我们就不过多赘述了。

我们再来看一下修改操作：

这里list与string和vector区别在于：
list没有重载[]，也就是说我们要遍历和访问list，就只能用迭代器。迭代器才是通用的方式，所有的容器都可以用迭代器，而[]只是针对特定容器的特殊方式。

遍历

int main()
{
    list<int> l;
    l.push_back(1);
    l.push_back(2);
    l.push_back(3);
    l.push_back(3);
    l.push_back(5);
    for (auto it = l.begin(); it != l.end(); ++it)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;

    for (auto e : l)
        cout << e << " ";
    cout << endl;

    for (auto rit = l.rbegin(); rit != l.rend(); ++rit)
        cout << *rit << " ";
    cout << endl;
    return 0;
}

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我们再来看几个之前没怎么用过的接口：

这里的splice ，它可以把链表的一部分转移到另一个链表：

remove就是删除指定的元素：

merge可以合并两个有序链表：

2. list模拟实现

2.1 迭代器功能分类

1、单向迭代器：只能++，不能- -。例如单链表，哈希表；
2、双向迭代器：既能++也能--。例如双向链表；
3、随机访问迭代器：能++ - -，也能+和-。例如vector和string。
迭代器是内嵌类型（内部类或定义在类里）

2.2 list迭代器模拟实现

2.2.1 普通迭代器

在模拟实现string、vector时是使用的原生指针，没有将迭代器用类进行封装，但是STL标准库也是用类封装了迭代器。而在模拟实现list迭代器时，不能用原生指针了，因为list的节点地址是不连续的。

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)
		{}

		Ref operator*()
		{
			return _node->_val;
		}

		Ptr operator->()
		{
			return &_node->_val;
		}

		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->_prev;

			return tmp;
		}

		bool operator!=(const self& it) const
		{
			return _node != it._node;
		}

		bool operator==(const self& it) const
		{
			return _node == it._node;
		}
	};

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2.2.2 const迭代器

我们先来看一下错误写法：
在这里插入代码片typedef __list_iterator iterator; const list::iterator it=lt.begin();

在STL库中是通过类模板多给一个参数来实现，这样，同一份类模板就可以生成两种不同的类型的迭代器

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;


		iterator begin()
		{
			//return _head->_next;
			return iterator(_head->_next);
		}

		iterator end()
		{
			return _head;
			//return iterator(_head);
		}

		const_iterator begin() const
		{
			//return _head->_next;
			return const_iterator(_head->_next);
		}

		const_iterator end() const
		{
			return _head;
			//return const_iterator(_head);
		}

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3. list和vector区别

4. 源码

list.h

#include
using namespace std;
namespace w
{
	template<class T>
	struct list_node
	{
		list_node<T>* _next;
		list_node<T>* _prev;
		T _val;

		list_node(const T& val = T())
			:_next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
			, _val(val)
		{}
	};

	// typedef __list_iterator iterator;
	// typedef __list_iterator const_iterator;
	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)
		{}

		Ref operator*()
		{
			return _node->_val;
		}

		Ptr operator->()
		{
			return &_node->_val;
		}

		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->_prev;

			return tmp;
		}

		bool operator!=(const self& it) const
		{
			return _node != it._node;
		}

		bool operator==(const self& it) const
		{
			return _node == it._node;
		}
	};


	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;


		iterator begin()
		{
			//return _head->_next;
			return iterator(_head->_next);
		}

		iterator end()
		{
			return _head;
			//return iterator(_head);
		}

		const_iterator begin() const
		{
			//return _head->_next;
			return const_iterator(_head->_next);
		}

		const_iterator end() const
		{
			return _head;
			//return const_iterator(_head);
		}

		void empty_init()
		{
			_head = new Node;
			_head->_prev = _head;
			_head->_next = _head;

			_size = 0;
		}

		list()
		{
			empty_init();
		}

		// lt2(lt1)
		list(const list<T>& lt)
		//list(const list& lt)
		{
			empty_init();

			for (auto& e : lt)
			{
				push_back(e);
			}
		}

		void swap(list<T>& lt)
		{
			std::swap(_head, lt._head);
			std::swap(_size, lt._size);
		}

		list<T>& operator=(list<T> lt)
		//list& operator=(list lt)
		{
			swap(lt);

			return *this;
		}

		~list()
		{
			clear();

			delete _head;
			_head = nullptr;
		}

		void clear()
		{
			iterator it = begin();
			while (it != end())
			{
				it = erase(it);
			}

			_size = 0;
		}

		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());
		}

		// pos位置之前插入
		iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* newnode = new Node(x);

			prev->_next = newnode;
			newnode->_next = cur;

			cur->_prev = newnode;
			newnode->_prev = prev;

			++_size;

			return newnode;
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos != end());

			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* next = cur->_next;

			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;

			delete cur;

			--_size;

			return next;
		}

		size_t size()
		{
			return _size;
		}

	private:
		Node* _head;
		size_t _size;
	};

	void Print(const list<int>& lt)
	{
		list<int>::const_iterator it = lt.begin();
		while (it != lt.end())
		{
		
			cout << *it << " ";
			++it;
		}
		cout << endl;
	}

	
}
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