C++——list(2)-CSDN博客

作者几冬雪来

时间2023年9月28日

内容C++——list内容讲解

目录

前言 

list的const迭代器 

const的iterator 

const迭代器 

operator->: 

拷贝构造

迭代器接口补充 

代码 

结尾 

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前言 

在上一篇博客中我们讲解了list的新接口list与vectorstring的区别所在。更加进一步的说明了list的迭代器的书写而在今天我们将借由list迭代器来对list的const迭代器进行详细的讲解与说明。 

list的const迭代器 

在学习list的const迭代器之前我们先来回顾一下list的迭代器。

liststring和vector的迭代器访问的是指针所以所有的容器都希望提供像指针一样去访问容器的方式。 

在string和vector只需要提供原生指针即可。

string和vector使用的原生指针在这里typedef T*就是iterator因为普通的指针完美的符合这个行为。

并且string和vector的物理空间是连续的。

因此它的解引用访问的就是该处的数据进行++就是访问下一个数据。 

const的iterator 

那么在这里const的iterator是什么它使用的指针和vectorstring有什么不同

相较于二者const的iterator有所不同。 

在const的使用中分为两种一种是指针不能被修改另外一种是指向的内容不能被修改。

像上图在*之前的const修饰的都是指向的内容不能被修改都是它自己是可以被修改的。所以的迭代器都要符合。

string和vector的不同是因为二者的底层结构占了便宜因为它们的空间是连续的而list则是不连续的。

const迭代器 

在list中因为空间是不连续的因此它的指针不能直接使用。这个时候就要借助一个类来封装来控制它的行为。 

那么如果控制它的行为呢我们可以重载它的operator*和operator++这样就能控制它这里的行为。

在这里我们就将封装的迭代器类型进行一个typedef来达到我们的目标。

接下来我们进行讲解const迭代器这里我们要使用的const是指向的内容不能被修改而它自己本身是可以被修改的。 

这个地方很多人都会这样去写。 

在普通迭代器的对象前加上一个const这里的const影响的是我们的对象对象不能被修改。因此在后面运行代码的时候就不能调++等操作。 

既然这条路走不通那么我们该如何实现呢这个地方就需要去控制operator*来达到这个目的。

为了解决问题在定义处我们又定义了一个新的类这个新的类和原先的类基本一致。唯一有不同的点就是在operator*处。

那么是哪个地方不同我们就来对比一下。 

对比两个类中的operator*我们不难看出二者的返回值不一样新的类对比原先的类在返回值处多了一个const。

但是如果真的要这样写的话那就太冗余了。 

这里有没有什么好办法呢是有的在这里我们可以通过一个类型去控制这个返回值也就是增加一个模板参数。 

类似这里我们就添加了一个模板参数同时将operator*的返回值更改为Ref。那么这里的Ref是什么呢

从上面的类模板中我们是不知道的这个时候就要看下面的iterator的书写了。

在这个地方普通的iterator的Ref代表的是T引用而const iterator在这个地方则是代表的const T引用。 

这也就完成了想要的通过一个类模板给不同的实例化其实这里本质上我们还是写了两个类因为我们给了不同的模板参数。

同时因为是不同的类因此原先的类就不能使用了在这个地方就需要我们对新的类进行typedef一下。

这里将新的类typedef为self同时在下面operator++和operator*等涉及到这个返回值的都要对其进行修改。

operator->: 

接下来来讲解一下list中的operator->接口。

这个地方有人就要问了在我们还在学C语言的时候不是有讲解过->和&之间的关系虽然书写的代码不同但是结果是相同的。

在list迭代器中刚刚书写了解引用的操作为什么还要加入-> 

为了解答问题在这里我们写了一个链表链表的类型是自定义类型。然后接下来我们要对类型进行访问。 

然后来看一下访问的代码。 

在这里我们迭代器模拟的是一个指向结构的指针。 

因为上面迭代器的类型是自定义类型因此这个地方数据模拟的就是自定义类型的指针。所以代码就要用到->了。 

因此上面的这一串代码就能改编为下面这样。

而因为在这里使用了->所以在迭代器中我们要加入operator->来辅助我们完成。

那么再将它的代码写出来。

先比较与我们operator解引用时候书写的代码operator->明显有着不同之处。首先是返回值解引用的返回值是Ref而->的返回值是T*。

同时二者return的内容也是不同->与解引用相比多了一个&符号。

这两种情况就导致了operator->的返回值略显奇怪。

根据上图进行解释。 

在operator*和operator->处return的_node->_val的值都是我们这里自定义类型A。但是因为返回值的不同解引用的代码可以装换为对A的解引用然后就能访问它里面的值。

可operator->不同它的返回值是T*转换的结果是A*也就是A的指针而我们没办法通过A*去访问A里面的值。

因此理论上来说正确的代码应该这样写。 

这个地方需要两个->才能真正访问我们里面的数据第一个->是去调用operator->返回的是A* 然后第二个->就是去访问A里面的值。

但是如果是这样书写的话可读性极差。而我们的运算符重载正好要求可读性那么编译器就进行了一个特殊处理在这里省略了一个->。

那么接下来一个问题就是它的const该怎么写案例来说这里的返回值是const T*。 

 

解决这个问题的话我们可以新增加一个模板参数来区分它们。 

拷贝构造

接下来我们来讲解list的拷贝构造。

通过两篇博客我们可以发现list的迭代器和vector与string多多少少有些不同但是它们有一点是相同的那就是在拷贝构造的时候都会出现深浅拷贝的问题。 

为了处理深浅拷贝的问题在这个地方如果要将lt1给lt2首先就要开空间给出各个指向的是什么。

开好空间之后接下来就要遍历数据了。在这个地方有一个要注意的点那就是正常情况下因为不清楚T的对象不确定是vectorstring还是其他的因此在遍历条件处要加引用操作符。 

最后再将lt1里面的数据插入到lt2这样就能完成我们的深拷贝了。 

同样的我们也可以对我们的代码进行优化。 

因为在list迭代器中多次运用到开空间的操作因此我们可以将它单独拿出来写一个接口方便以后的调用。 

迭代器接口补充 

再在最后将我们平时迭代器用到的代码比如eraseinsert等等都写上到这里我们的迭代器就正式完成了。 

代码 

using namespace std;
#include<>
#pragma once  
#include<assert.h>

namespace bit
{
	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)
		{

		}
	}; 

	template<class T,class Ref,class Ptr>
	struct __list_iterator
	{
		typedef list_node<T> Node;
		typedef __list_iterator<T, Ref> self; 
		Node* _node;
		__list_iterator(Node* _node)
			:_node(node)
		{

		}   

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

		iterator end()
		{
			return _head;
		}

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

		self& operator++()
		{
			_node = _node->_next;
			return *this;
		}

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

		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 Ref& it)
		{
			return _node != it._node;
		}

		bool operator==(const Ref& it)
		{
			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;

		/*typedef const __list_iterator<T> const_iterator;*/

		list()
		{
			empty_init()
		}

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

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

		list(const list<T>& 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)
		{
			swap(lt); 
			return *this;
		}

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

		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()); 
		}



		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; 

			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;

			return next;

		}

	private:
		Node* _head;
	};


}

结尾 

到这里我们的list也就告一段落了。大部分知识再看一次是不够的很多都可以要自己画图对其进行理解并且list的一些知识到后面学习的时候还大有用处它也是我们C++一个重要的板块最后希望这篇博客能为学习的各位提供帮助。