【C++】list模拟实现

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1. 前言

在前面一篇博客中分享了list的相关介绍 【C++】list介绍，这次来模拟实现一下list。

2. list源码

成员变量：

无参构造：

插入：

3. 初始化

在库里面定义节点需要全部公有时用到的就是struct：

这里我们也用相同方法自己定义出一个节点：

然后在写list类时候就要用到上面结构体。

list类里面成员变量就有：

3.1 构造

先来一个无参构造，实现的双向带头循环链表，先定义哨兵位节点，让它的next和prev都指向自己：

3.2 拷贝构造

链表的拷贝构造，先写一个初始化链表的函数：

就直接在初始化的基础上，遍历拷贝的数据，再把数据全部插入到新链表就可以了：

测试一下：

3.3 赋值

直接复用swap，出了作用域lt之前的数据会销毁，再返回*this就可以了。

3.4 析构

析构在clear的基础上，要把哨兵位也删除

怎么判断要不要析构？ 如果需要析构，一般就需要自己写深拷贝 如果不需要析构，一般就不需要自己写深拷贝，默认浅拷贝就可以

4. 迭代器

这里原生指针不能充当迭代器，list物理空间不连续，这里Node*加加不能到下一个节点，而且解引用Node*是Node也不能找到数据。这时Node*已经不能满足需求了，这里就得封装一个类。内置类型不能满足需求，就自定义类型。 来看看库里面是怎么实现的：

来实现一下：

4.1 后置加加和前置加加

实现加加，加加就到下一个位置，需要迭代器去访问

代码实现：

前置加加：返回的是加加之前的node，所以得先记录下数据（拷贝构造一份），再加加，然后返回之前记录下的节点。

4.2 后置减减和前置减减

后置减减和后置加加类似：

前置减减和前置加加类似：

4.3 解引用

这里*it返回的是什么值？ 要返回的时节点里面的data

4.4 ！=和==

比较两个迭代器相不相等，比较的是节点的指针

重载==:

4.5 begin 和 end

begin执行第一个节点，也就是head的next

这里是用来匿名对象来构造迭代器:

还可以写成： 单参数的构造，支持隐私类型转换

end指向的是head

4.6 const迭代器

不能直接在原来的迭代器上面加上const，会导致普通迭代器就不能修改了。 const迭代器，需要是迭代器不能修改，还是迭代器指向的内容？ 迭代器指向的内容不能修改！const iterator不是我们需要const迭代器，所以不能在普通迭代器的前面加const。

使用就增加一个重载的const迭代器：

那么就得单独搞一个类ListConstIterator，让const迭代器*it不能修改：再把相同的操作符重载一下

4.7 迭代器优化

发现普通迭代器和const迭代器里面很多运算符都是一样的，而const迭代器里面就直是不能修改指向的内容，代码显得冗余。就可以用模板来修改这两个类，把他们两个融成一个类。 就是返回值的类型不同，就用模板变，用一个模板参数：template<class T, class Ref, class Ptr>：

本质上相当于我们写了一个类模板，编译器实例化生成两个类。

从而在list类里面就修改为:

5. Modifiers

5.1 insert

insert实现在某一个位置之前插入一个节点 先搞一个节点，然后记录原链表pos位置的指针，然后一前一后改指向

5.2 push_back

新开一个节点，然后让原链表的tail指向新节点，让新节点的prev指向tail，再把head的prev改为新节点，新节点的next改为head。

代码实现：

来测试一下：

push_back用erase来实现会更简单：在end位置插入一个数

5.3 push_front

头插就是在begin插入一个数：

测试一下：

5.4 erase

先记录下要删除的节点，和它前一个节点prev 还有它的后一个节点next。然后让prev的_next 指向next;next的_prev 指向 prev。 删除会导致迭代器失效的问题，为了避免，就返回删除节点的下一个位置。

5.5 pop_back

尾删复用erase，而尾是在end前面的一个位置，所以先减减end再删除

5.6 pop_front

因为begin所在的位置就是头节点，所以直接删除begin就可以：

5.7 重载operator->

用户自定义一个类型：

调用push_back插入数据，可以是匿名对象，也可以多参数进行隐式类型转换：

但是要把数据输出到屏幕上，使用*it是不可以的：

A是一个自定义类型，A不支持流插入，要想指出就得自己写一个重载一个。如果不想写，可以换个方式，这里的数据是公有的可以直接访问。 就直接*it返回的是A，再拿到a1和a2的数据就可以：

这里A*的一个指针访问数据是先解引用，返回A对象，再来.对象里面的成员变量:

迭代器就是想要模仿A*的行为，所以迭代器就重载了一个->:it->,它返回的是data的地址。

访问它里面的就是这样：

其实是编译器为了可读性，省略了一个箭头：第一个箭头是运算符重载，就返回data里面的地址也就是A*，第二个箭头就能访问A里面的数据了。

原生指针的行为就是：

测试一下都能使用：

5.8 swap

直接调用库里面的swap来交换：

5.9 clear

clear清理掉所有数据，直接复用迭代器来把数据全部删除，但是没有清理掉哨兵位head

6. 附代码