C++ list链表模拟实现

目录

前言：

模拟实现：

迭代器的实现：

list类功能函数实现：

 初始化成空函数（empty_init）：

构造函数：

 拷贝构造函数：

尾插（push_back）:

插入（insert）:

删除（erase）：

 尾删（pop_back）:

头插（push_front）:

头删（pop_front）:

 清理（clear）：

 交换（swap）：

赋值重载：

析构：

代码

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前言：

  在学习完list的基本功能后，我自己模拟实现了一个list，具备一些常用的基本功能，这篇博客用来分享并记录，方便后续复习。

模拟实现：

因为list中可以存很多种类型，比如int，char，float，等，还可能是自定义类型，所以我打算使用类模板，先把简单的节点弄成类模板：

接下来就是list的类模板：

迭代器的实现：

  这里迭代器的模拟实现不能像vector一样简单的使用原生指针，因为链表的地址不是连续的，我们在进行原生指针的++或者--操作时，是无法实现访问下一个或者上一个元素的，那该怎样实现简单的对迭代器++或者--就能实现访问下一个或者上一个元素呢？

  这里有一个巧妙地方法就是借助类，没错，我们将原生指针放入一个名为Listiterator的类里面，然后在这个类中，使用运算符重载，重载++，--，*，->等运算符，就能像库里面一样使用迭代器了。

 上图的Ref和Ptr模板分别是传引用和传指针，用于应对const 迭代器的使用 ，保证const迭代器可以修改迭代器，但不能修改该迭代器指向的内容。接下来开始在这个类中重载各种运算符：

这几个运算符重载都很简单，应该都能看懂，接下来进入list类模板中，就行list的功能函数实现：

list类功能函数实现：

先来几个简单但又很重要的函数实现：

 初始化成空函数（empty_init）：

构造函数：

有了上面这个函数后，构造函数就简单了，直接复用即可：

 拷贝构造函数：

尾插（push_back）:

插入（insert）:

删除（erase）：

 尾删（pop_back）:

头插（push_front）:

头删（pop_front）:

 清理（clear）：

 交换（swap）：

赋值重载：

 此处传值传参的妙处：

list1=iist2,进入函数此时lt是list2的拷贝，因为swap是成员函数，所以有一个隐含的this指针，此时只需传参lt就可以完成lt和list1交换，间接完成对list1的赋值，同时没有改变list2，只是改变了lt，而lt出作用域后就会消失。

析构：

代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
using namespace std;
namespace sxk
{   template<class T>struct ListNode{ListNode<T>* next;//下一个节点的地址ListNode<T>* prev;//上一个节点的地址T val;//数据ListNode(const T& x = T())//节点的构造函数:next(nullptr), prev(nullptr), val(x){}};template<class T,class Ref,class Ptr>struct Listiterator{typedef ListNode<T> Node;typedef Listiterator<T, Ref, Ptr> Self;typedef Listiterator<T, T&, T*> iterator;typedef Listiterator<T, const T&, const T*> const_iterator;Node* _node;Listiterator(Node* node)//迭代器的构造函数:_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){return _node == it._node;}bool operator!=(const Self& it){return _node != it._node;}};template<class T>class list{public:typedef ListNode<T> Node;typedef Listiterator<T, T&, T*> iterator;typedef Listiterator<T, const T&, const T*> const_iterator;iterator begin(){return _head->next;}iterator end(){return _head;}const_iterator begin()const{return _head->next;}const_iterator end()const{return _head;}size_t size(){return _size;}bool empty(){return _size == 0;}void empty_init(){_head = new Node;//new出头节点_head->next = _head;//头节点下一个指向自己_head->prev = _head;//头节点上一个指向自己_size = 0;}list()//构造函数{empty_init();}list(const list<T>& lt)//拷贝构造函数{empty_init();//先初始化成只有一个头节点for (auto& x : lt){push_back(x);//直接尾插即可}}list<T>& operator=(const list<T> lt)//lt是赋值类的拷贝{swap(lt);//交换lt和this,可以完成赋值并不影响赋值类return *this;}void swap(const list<T>& lt){std::swap(_head, lt._head);//直接调用库里的swap交换两个成员变量即可std::swap(_size, lt._size);}void clear(){iterator it = begin();while (it != end())//遍历删除{it = erase(it);//更新it，防止erase后迭代器失效it++;}}~list(){clear();//先清理，只保留一个头节点delete _head;//释放头节点_head = nullptr;}void push_back(const T& x){Node* newnode = new Node;//new出新节点newnode->val = x;//给新节点赋值Node* tail = _head->prev;//记录尾节点tail->next = newnode;//尾节点的下一个指向新节点newnode->next = _head;//新节点的next指向头节点newnode->prev = tail;//新节点的prev指向之前旧的尾节点_head->prev = newnode;//头节点的prev指向新节点_size++;}void push_front(){insert(begin());}void pop_back(){erase(--end());//直接复用erase，注意end指向的是头节点，所以要--}void pop_front(){erase(begin());}void insert(iterator pos, const T& x)//在pos位置前插入x{Node* newnode = new Node;//new出新节点newnode->val = x;//给新节点赋值Node* cur = pos._node;//记录当前pos位置Node* prev = cur->prev;//记录pos前一个prev->next = newnode;//pos前一个节点的next指向新节点newnode->next = cur;//新节点的next指向pos节点newnode->prev = prev;//新节点的prev指向pos前一个节点cur->prev = newnode;//pos的prev指向新节点_size++;}iterator erase(iterator pos)//删除pos位置的值{Node* cur = pos._node;//记录pos位置的节点Node* prev = cur->prev;//记录pos的前一个节点Node* next = cur->next;//记录pos的下一个节点prev->next = cur->next;//pos的前一个节点的next指向pos的下一个节点next->prev = prev;//pos的下一个节点的prev指向pos的前一个节点delete cur;//释放pos位置的节点cur = nullptr;//置为空_size--;return iterator(next);//防止erase后迭代器失效，更新迭代器}private:Node* _head;size_t _size;};void Print_List(const list<int>& lt){list<int>::const_iterator it = lt.begin();while (it != lt.end()){cout << (*it) << " ";it++;}cout << endl;}
}