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【C++】List的模拟实现

以后有时间会更新其它成员函数

1.ListNode 结构体

	template<class T>
	struct ListNode
	{
		ListNode<T>* _next;
		ListNode<T>* _prev;
		T _data;

		ListNode(const T& x = T())
			:_next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
			, _data(x)
		{}
	};

2.List成员变量与typedef

	private:
		Node* _head;
		size_t _size;
		typedef ListNode<T> Node;
	public:
		//typedef ListIterator<T> iterator;
		//typedef ListConstIterator<T> const_iterator;

		typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef ListIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;

3.迭代器iterator

	template<class T, class Ref, class Ptr>
	struct ListIterator
	{
		typedef ListNode<T> Node;
		typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;

		Node* _node;

		ListIterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}

		// *it
		//T& operator*()
		Ref operator*()
		{
			return _node->_data;
		}

		// it->
		//T* operator->()
		//编译器为了可读性,省略了一个-> 
		// it->_a1 <==> it.operator->()->a1
		Ptr operator->()
		{
			return &_node->_data;
		}

		// ++it
		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)
		{
			return _node != it._node;
		}

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

4.begin()、end()、size()、empty()、构造函数

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

		iterator end()
		{
			return _head;
		}
		//这里的iterator是自定义类型,不是指针
		// 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
		//const iterator 是不能修改iterator,而我们要的是it指向的内容不能修改
		// T* const p1
		// const T* p2
		const_iterator begin() const
		{
			return _head->_next;
		}

		const_iterator end() const
		{
			return _head;
		}

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

			_size = 0;
		}

		list()
		{
			empty_init();
		}
		
		size_t size() const
		{
			return _size;
		}

		bool empty()
		{
			return _size == 0;
		}

5. insert()、erase()

		void insert(iterator pos, const T& val)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* newnode = new Node(val);
			Node* prev = cur->_prev;

			// prev newnode cur;
			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			newnode->_next = cur;
			cur->_prev = newnode;
			_size++;
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* next = cur->_next;

			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;
			delete cur;
			_size--;

			return iterator(next);
		}

6.push_back()、pop_back()、push_front()、pop_front()

		//由于传递引用是类似传递指针的方式,因此不会触发拷贝构造,
		// 因此函数执行的效率会变高。
		// 如果你不想在函数中改变引用的值,最佳的实践是加上const
		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());
		}

7.拷贝构造、初始化列表、赋值、析构

		// lt2(lt1)
		list(const list<T>& lt)
		{
			empty_init();
			for (auto& e : lt)
			{
				push_back(e);
			}
		}
		list(std::initializer_list<T> il)
		{
			empty_init();
			for (auto& e : il)
			{
				push_back(e);
			}
		}
		// 需要析构,一般就需要自己写深拷贝
		// 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

		void swap(list<T>& lt)
		{
			std::swap(_head, lt._head);
			std::swap(_size, lt._size);
		}
		//赋值构造可优化为拷贝构造
		// lt1 = lt3
		list<T>& operator=(list<T> lt)
		{
			swap(lt);
			return *this;
		}

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

		~list()
		{
			clear();
			delete _head;
			_head = nullptr;
		}

8.总代码

	template<class T>
	struct ListNode
	{
		ListNode<T>* _next;
		ListNode<T>* _prev;
		T _data;

		ListNode(const T& x = T())
			:_next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
			, _data(x)
		{}
	};
	//内部类 或者 typedef
	// typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
	// typedef ListIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
	// Ref表示引用,Ptr表示指针
	template<class T, class Ref, class Ptr>
	struct ListIterator
	{
		typedef ListNode<T> Node;
		typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;

		Node* _node;

		ListIterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}

		// *it
		//T& operator*()
		Ref operator*()
		{
			return _node->_data;
		}

		// it->
		//T* operator->()
		//编译器为了可读性,省略了一个-> 
		// it->_a1 <==> it.operator->()->a1
		Ptr operator->()
		{
			return &_node->_data;
		}

		// ++it
		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)
		{
			return _node != it._node;
		}

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

	//template<class T>
	//struct ListConstIterator
	//{
	//	typedef ListNode<T> Node;
	//	typedef ListConstIterator<T> Self;

	//	Node* _node;

	//	ListConstIterator(Node* node)
	//		:_node(node)
	//	{}

	//	// *it
	//	const T& operator*()
	//	{
	//		return _node->_data;
	//	}

	//	// it->
	//	const T* operator->()
	//	{
	//		return &_node->_data;
	//	}

	//	// ++it
	//	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)
	//	{
	//		return _node != it._node;
	//	}

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

	template<class T>
	class list
	{
		typedef ListNode<T> Node;
	public:
		//typedef ListIterator<T> iterator;
		//typedef ListConstIterator<T> const_iterator;

		typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef ListIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
		// const T 类型不可修改本身的值
		// 
		// const int &ref=x;
		// 这段代码声明了一个常量引用ref,它引用了前面定义的整型常量x。
		// 因为是常量引用,所以不能通过ref修改x的值
		// 
		// int y = 20;
		// const int* ptr = &y; // 指向常量的指针
		//这段代码声明了一个整型变量y,然后声明了一个指向整型常量的指针ptr,
		//它指向了变量y。因为ptr是指向常量的指针,所以不能通过ptr修改y的值。
		// 
		//iterator begin()
		//{
		//	//return iterator(_head->_next);
		//	iterator it(_head->_next);
		//	return it;
		//}

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

		iterator end()
		{
			return _head;
		}
		//这里的iterator是自定义类型,不是指针
		// 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
		//const iterator 是不能修改iterator,而我们要的是it指向的内容不能修改
		// T* const p1
		// const T* p2
		const_iterator begin() const
		{
			return _head->_next;
		}

		const_iterator end() const
		{
			return _head;
		}

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

			_size = 0;
		}

		list()
		{
			empty_init();
		}

		// lt2(lt1)
		list(const list<T>& lt)
		{
			empty_init();
			for (auto& e : lt)
			{
				push_back(e);
			}
		}
		
		list(std::initializer_list<T> il)
		{
			empty_init();
			for (auto& e : il)
			{
				push_back(e);
			}
		}

		// 需要析构,一般就需要自己写深拷贝
		// 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

		void swap(list<T>& lt)
		{
			std::swap(_head, lt._head);
			std::swap(_size, lt._size);
		}
		//赋值构造可优化为拷贝构造
		// lt1 = lt3
		list<T>& operator=(list<T> lt)
		{
			swap(lt);
			return *this;
		}

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

		~list()
		{
			clear();
			delete _head;
			_head = nullptr;
		}

		/*void push_back(const T& x)
		{
			Node* newnode = new Node(x);
			Node* tail = _head->_prev;

			tail->_next = newnode;
			newnode->_prev = tail;
			newnode->_next = _head;
			_head->_prev = newnode;
		}*/

		//由于传递引用是类似传递指针的方式,因此不会触发拷贝构造,
		// 因此函数执行的效率会变高。
		// 如果你不想在函数中改变引用的值,最佳的实践是加上const
		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());
		}

		void insert(iterator pos, const T& val)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* newnode = new Node(val);
			Node* prev = cur->_prev;

			// prev newnode cur;
			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			newnode->_next = cur;
			cur->_prev = newnode;
			_size++;
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* next = cur->_next;

			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;
			delete cur;
			_size--;

			return iterator(next);
		}

		size_t size() const
		{
			return _size;
		}

		bool empty()
		{
			return _size == 0;
		}

	private:
		Node* _head;
		size_t _size;
	};

;