STL —— list

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１. list简介

列表（list）是C++标准模板库（STL）中的一个容器，它是一个双向链表数据结构，用于存储元素。与vector不同，列表中的元素在内存中不是连续存储的，而是通过指针相互连接形成链表。这种设计使得列表对于插入和删除操作非常高效，但是在查找特定元素时相对较慢，因为需要按序遍历整个链表。

２. list模拟实现

２.１ list类的相关成员变量

在C++的标准库中，list的实现方式是带头双向循环链表，因此在类中，我们需要一个头指针_head。至于每个节点，我们也同样需要构造一个类，其中成员变量包含_prev， _next和数据_val。

template
struct ListNode
{
	ListNode* _prev;
	ListNode* _next;
	T _val;
	ListNode(const T& x = T())
		:_prev(nullptr)
		,_next(nullptr)
		,_val(x)
	{}
};
template
class list
{
public:
	typedef ListNode Node;
	list()
	{
		_head = new Node;
		_head->_prev = _head;
		_head->_next = _head;
	}
private:
	Node* _head;
};

２.２ 尾插

尾插太简单了，直接上代码：

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;
}

２.３ 迭代器

在库中，我们不管迭代器的底层是如何实现的，但是我们都要用相同的方法使用迭代器，例如之前讲过的 vector，string，在g++中的实现方法就是原生指针，来实现例如＋＋、－－、＊等功能，但是这里list由于不是连续存储的，所以用原生指针正常的＋＋、－－等功能并不能达到我们的预期，因此我们可以把迭代器搞成一个类类型，并用运算符重载来改变它的功能。

void list_test1()
{
	list lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	list::iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout 
	typedef ListNode}
};

	typedef ListNode}
	T& 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)
	{
		return _node != it._node;
	}
};

2.3.3 insert 和 erase

insert和erase传的参数就是iterator，模拟实现代码如下：

void insert(iterator pos, const T& x)
{
	Node* newnode = new Node(x);
	Node* cur = pos._node;
	Node* prev = cur->_prev;
	prev->_next = newnode;
	newnode->_prev = prev;
	newnode->_next = cur;
	cur->_prev = newnode;
}
void erase(iterator pos)
{
	Node* cur = pos._node;
	Node* prev = cur->_prev;
	Node* next = cur->_next;
	prev->_next = next;
	next->_prev = prev;
	delete cur;
	cur = nullptr;
}

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

2.3.4 begin 和 end

begin 和 end是在迭代器中的成员函数，返回头和尾的迭代器即可：

typedef ListNodeIterator iterator;
iterator begin()
{
	return iterator(_head->_next);
	// 单参数类型的构造函数支持隐式类型转换，以下依法也可以：
	// return _head->_next;
}
iterator end()
{
	return iterator(_head);
	// return _head;
}

2.3.5 insert 和 erase的复用

push＿back、push＿front、pop＿back、pop＿front都可以复用insert和erase，代码如下：

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;*/
	insert(end(), x);
}
void pop_back()
{
	erase(--end());
}
void push_front(const T& x)
{
	insert(begin(), x);
}
void pop_front()
{
	erase(begin());
}

测试代码：

void list_test1()
{
	list lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);
	list::iterator it = lt.begin();
	while (it != lt.end())
	{
		cout 
		cout 
		cout 
		cout 
	struct A
	{
		int _a1;
		int _a2;
		A(int a1 = 0, int a2 = 0)
			:_a1(a1)
			,_a2(a2)
		{}
	};
	list 5,6 });
	list
		／／　主要看这里
		cout 
	return &_node-_val;
}

	struct A
	{
		int _a1;
		int _a2;
		A(int a1 = 0, int a2 = 0)
			:_a1(a1)
			,_a2(a2)
		{}
	};
	/*A* aa;
	(*aa)._a1;
	aa-_a1;*/
	list 5,6 });
	list
		cout 
	list
		cout 
	list
	return iterator(_head-_next);
	// 单参数类型的构造函数支持隐式类型转换，以下写法也可以：
	// return _head-_next;
}
iterator end() const
{
	return iterator(_head);
	// return _head;
}
void Print(const list
	list
		／／　这里可以修改
		*it += 10;
		cout 
	list
	return iterator(_head-_next);
	// 单参数类型的构造函数支持隐式类型转换，以下写法也可以：
	// return _head-_next;
}
const iterator end() 
{
	return iterator(_head);
	// return _head;
}

	typedef ListNode}
	const　T& operator*()
	{
		return _node-_val;
	}
	const　T* 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)
	{
		return _node != it._node;
	}
};

	return const_iterator(_head-_next);
	// 单参数类型的构造函数支持隐式类型转换，以下写法也可以：
	// return _head-_next;
}
const_iterator end() const
{
	return const_iterator(_head);
	// return _head;
}

	typedef ListNode}
	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)
	{
		return _node != it._node;
	}
};
template
public:
	typedef ListNode
		return iterator(_head-_next);
		// 单参数类型的构造函数支持隐式类型转换，以下写法也可以：
		// return _head-_next;
	}
	iterator end() 
	{
		return iterator(_head);
		// return _head;
	}
	const_iterator begin() const
	{
		return const_iterator(_head-_next);
		// 单参数类型的构造函数支持隐式类型转换，以下写法也可以：
		// return _head-_next;
	}
	const_iterator end() const
	{
		return const_iterator(_head);
		// return _head;
	}
	／／　．．．．．．
};

	iterator it = begin();
	while (it != end())
	{
		it = erase(it);
	}
}
~list()
{
	clear();
	delete _head;
	_head = nullptr;
}

	_head = new Node;
	_head-_prev = _head;
	_head-_next = _head;
}
list(const list
	empty_init();
	for (auto& e : lt)
	{
		push_back(e);
	}
}

	std::swap(_head, lt._head);
}
list
	swap(lt);
	return *this;
}