?? 相信學過string和vector容器后，對于list應該游刃有余了，接下來我將帶大家將list的大致框架過一遍，然后來模擬實現下list。

---

• 首先介紹下list，list其實就是C++實現的一個帶頭節點的雙向鏈表，當然如果想了解單鏈表的話，也可以學習forward_list

1. list的構造

構造函數	接口說明
list(size_t n, const size_type& val)	用n個val值來構造list對象
list(Inputiterator first, Inputiterator last)	用迭代器區間構造list對象
list(const list& lt)	用list對象lt來構造list對象

---

2. list迭代器的常見接口

2.1 list遍歷的迭代器接口

迭代器接口	說明
begin()	指向list對象中的第一個數據
end()	指向list對象最后一個數據的下個位置
rbegin()	指向反向迭代器的第一個數據
rend()	指向反向迭代器的最后一個元素的前一個位置
empty()	判斷list對象是否為空
size()	返回list對象有效數據個數
front()	返回list對象的第一個數據
back()	返回list對象的最后一個數據

---

2.2 list修改數據的迭代器接口

迭代器接口	說明
assign()	為list容器重新分配內容，并相應修改容器容量大小
push_back()	尾插數據
emplace_back()	尾部插入數據
pop_back()	尾刪數據
push_front()	頭插數據
pop_front()	頭刪數據
emplace_front()	頭部插入數據
insert()	指定位置插入數據
erase()	刪除指定位置數據
swap()	交換兩個list對象里面的數據和size
clear()	刪除list里面的所有數據，size置為0

---

• 當然assign()也可以使用迭代器進行初始化
• 需要注意的是，C++實現的迭代器分為3種：單向迭代器、雙向迭代器、隨機迭代器
• 單向迭代器只支持++不支持 - -
• 雙向迭代器支持++和 - -
• 隨機迭代器只支持++、 - - 、+ 、 -
• 恰好list模版實現時就是雙向迭代器

---

• push_back()和emplace_back()的區別

---

---

• pop_back()、pop_front()刪除數據

---

---

• 由于list模版中沒有實現find函數查找，因此需要調用算法庫實現的find()函數模版

---

2.3 list排序、逆序、合并相關操作的成員函數

迭代器接口	說明
splice	將另一個列表（或同一列表的另一個部分）的元素移動到當前列表的指定位置
remove	刪除容器中等于val值的元素
reverse	將list對象的數據逆序排列
merge	合并
sort	排序(使用的歸并排序)
unique	刪除list中重復且相鄰的數據，只保留一個

• list里面的remove(const value_type& val)會刪除list對象中所有等于val值的數據

---

• reverse()逆序

---

---

• 其實這里有個疑問需要解釋下：C++算法庫里面實現有sort()排序模版，為什么這里還要實現sort呢？
• 這是因為算法庫實現的sort容器是隨機迭代器版本，對于鏈表來說不支持隨機訪問，只能從頭遍歷，因此list實現了一個sort排序的接口，主要利用歸并排序可以很好的解決這個問題

---

---

• merge接口：用來合并兩個list對象，并且會將合并的list對象置size為空
• list中merge使用時，需要注意兩個list是已經排好序的，否則無法使用

---

• splice接口：在給定的迭代器位置插入list對象

---

---

• unique：刪除重復且相鄰數據，僅保留一個

---

3. 模擬實現list

3.1 模擬實現list的構造

---

3.2 模擬實現list的尾插

---

3.3 模擬實現迭代器iterator

• list是雙向鏈表，鏈表的每個節點都是單獨存在的，因此鏈表不是連續的物理空間
• list的每個節點都保存了指向上個節點和下個節點的指針，分別為prev、next，另外每個節點還存儲了數據data
• 由于list不是連續的物理空間，實現list時就不能使用typedef T* iterator這樣的方式，因為迭代器++時找不到下個節點的位置
• 由于迭代器指的是具有像指針一樣行為的容器，那么就可以將迭代器單獨封裝為一個類

• 鏈表的結構圖
  

---

---

• list除了存儲一些內置類型的數據，有時還會存儲自定義類型的數據
• 而自定義類型的對象往往不支持流插入操作，這就回導致迭代器訪問時出現報錯

---

• 解決辦法1

---

• 解決辦法2

---

• const修飾的迭代器版本

//const修飾的迭代器
template<class T>
struct list_const_iterator
{typedef list_node<T> Node;Node* node;//迭代器的構造函數list_const_iterator(Node* _node):node(_node){}//解引用操作符*重載const T& operator*(){return node->data;}//解引用操作符->重載const T* operator->(){return &node->data;}//++運算符重載list_const_iterator<T>& operator++(){node = node->next;return *this;}//!=運算符重載bool operator!=(const list_const_iterator<T>& it){return node != it.node;}//==運算符重載bool operator==(const list_const_iterator<T>& it){return node == it.node;}
};

• const修飾的迭代器本身可以修改，但是指向的內容是不可以修改的
• const迭代器使用

---

---

• 合并普通迭代器和const修飾的迭代器，使用迭代器模版

---

• 前置++(或–)和后置++(或–)的實現

前置++是先++后再使用，因此是++走向下個節點后返回自身的引用；而后置++是先使用再++，因此是先返回自身再走向下個節點，需要創建臨時對象tmp來保存節點更改前的迭代器
這里需要注意的是，為了區分前后置++，默認給后置++的形參參數為int，這里int僅做區分使用。由于前置++不需要創建臨時對象，因此對比之下更高效

---

3.4 模擬實現list的插入刪除

• insert(指定位置)插入和erase(指定位置)刪除

---

• 頭插尾插和頭刪尾刪

---

3.5 模擬實現list的析構和clear

---

3.6 模擬實現list的深拷貝

---

• 賦值運算符重載

---

• 多參數初始化構造

---

• 初始化后

---

4. 代碼

• 頭文件代碼

#pragma once#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <list>
#include <vector>
#include <assert.h>
using namespace std;namespace TT
{template<class T>struct list_node{list_node<T>* prev;list_node<T>* next;T data;//構造初始化list_node(const T& x = T()):prev(nullptr),next(nullptr),data(x){ }};template<class T,class Ref,class Ptr>struct list_iterator{typedef list_node<T> Node;typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self;Node* node;//迭代器的構造函數list_iterator(Node* _node):node(_node){}//解引用操作符*重載Ref operator*(){return node->data;}//解引用操作符->重載Ptr operator->(){return &node->data;}//(前置)++運算符重載Self& operator++(){node = node->next;return *this;}//(后置)++運算符重載Self operator++(int){Self tmp(*this);node = node->next;return tmp;}//(前置)--運算符重載Self& operator--(){node = node->prev;return *this;}//(后置)--運算符重載Self operator--(int){Self tmp(*this);node = node->prev;return tmp;}//!=運算符重載bool operator!=(const Self& it){return node != it.node;}//==運算符重載bool operator==(const Self& it){return node == it.node;}};//const修飾的迭代器//template<class T>//struct list_const_iterator//{//	typedef list_node<T> Node;//	Node* node;//	//迭代器的構造函數//	list_const_iterator(Node* _node)//		:node(_node)//	{}//	//解引用操作符*重載//	const T& operator*()//	{//		return node->data;//	}//	//解引用操作符->重載//	const T* operator->()//	{//		return &node->data;//	}//	//++運算符重載//	list_const_iterator<T>& operator++()//	{//		node = node->next;//		return *this;//	}//	//!=運算符重載//	bool operator!=(const list_const_iterator<T>& it)//	{//		return node != it.node;//	}//	//==運算符重載//	bool operator==(const list_const_iterator<T>& 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;iterator begin(){return iterator(head->next);}iterator end(){return iterator(head);}const_iterator begin() const {return const_iterator(head->next);}const_iterator end() const{return const_iterator(head);}size_t size(){return _size;}size_t size() const{return _size;}void empty_init(){head = new Node;head->prev = head;head->next = head;_size = 0;}//構造list(){empty_init();}//多參數初始化list(initializer_list<T> lt){empty_init();for (auto& e : lt){push_back(e);}}//深拷貝--->lt2(lt1)list(const list<T>& lt){empty_init();for (auto e : lt){push_back(e);}}//swap交換void swap(const list<T>& lt){std::swap(head, lt.head);std::swap(_size, lt._size);}//賦值運算符重載--->lt3 = lt1list<T>& operator=(const list<T> lt){swap(lt);return *this;}//尾插void push_back(const T& x){//Node* newnode = new Node(x);//Node* tail = head->prev;//newnode->prev = tail;//tail->next = newnode;//newnode->next = head;//head->prev = newnode;insert(end(), x);}//頭插void push_front(const T& x){insert(begin(), x);}//頭刪void pop_front(){erase(begin());}//尾刪void pop_back(){erase(--end());}//pos位置插入數據void insert(iterator pos, const T& x){Node* cur = pos.node;Node* prev = cur->prev;Node* newnode = new Node(x);prev->next = newnode;newnode->prev = prev;newnode->next = cur;cur->prev = newnode;++_size;}//erase刪除指定位置節點iterator erase(iterator pos){assert(pos != end());Node* cur = pos.node;Node* PrevNode = cur->prev;Node* NextNode = cur->next;PrevNode->next = NextNode;NextNode->prev = PrevNode;delete cur;--_size;return iterator(NextNode);}//析構~list(){clear();delete head;head = nullptr;}//clear清除void clear(){iterator it = begin();while (it != end()){it = erase(it);}}private:Node* head;size_t _size;};
}

• 后綴cpp代碼

#include "list.h"
#include<algorithm>struct A
{A(int a1 = 1, int a2 = 1):_a1(a1),_a2(a2){ }int _a1;int _a2;
};void list_test1()
{TT::list<int> lt1;lt1.push_back(1);lt1.push_back(2);lt1.push_back(3);lt1.push_back(4);TT::list<int>::iterator it = lt1.begin();while (it != lt1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;
}void Print(const TT::list<A>& lt)
{TT::list<A>::const_iterator it = lt.begin();while (it != lt.end()){//it->_a1 += 1;cout << (*it)._a1 << " " << (*it)._a2 << endl;;++it;}cout << endl;
}void list_test2()
{TT::list<A> lt1;lt1.push_back({ 1,1 });lt1.push_back({ 2,2 });lt1.push_back({ 3,3 });lt1.push_back({ 4,4 });TT::list<A>::iterator it1 = lt1.begin();while (it1 != lt1.end()){//cout << (*it1)._a1 << ":" << (*it1)._a2 << endl;it1->_a1 += 1;cout << it1->_a1 << ":" << it1->_a2 << endl;++it1;}cout << endl;Print(lt1);
}void list_test3()
{TT::list<int> lt1;lt1.push_back(1);lt1.push_back(2);lt1.push_back(3);lt1.push_back(4);for (auto e : lt1){cout << e << " ";}cout << endl;lt1.push_back(78);lt1.push_back(99);lt1.push_front(100);lt1.push_front(300);for (auto e : lt1){cout << e << " ";}cout << endl;lt1.pop_back();lt1.pop_front();for (auto e : lt1){cout << e << " ";}cout << endl;
}void test_list4()
{TT::list<int> lt1;lt1.push_back(1);lt1.push_back(2);lt1.push_back(3);lt1.push_back(4);for (auto e : lt1){cout << e << " ";}cout << endl;TT::list<int> lt2(lt1);lt1.clear();for (auto e : lt1){cout << e << " ";}cout << endl;for (auto e : lt2){cout << e << " ";}cout << endl;TT::list<int> lt3 = lt2;for (auto e : lt3){cout << e << " ";}cout << endl;TT::list<int> lt4 = { 10,20,30,40 };for (auto e : lt4){cout << e << " ";}cout << endl;
}int main()
{//list_test1();//list_test2();//list_test3();test_list4();return 0;
}