前言
我们将进入到C++STL 的学习。STL在各各C++的头文件中，以源代码的形式出现，不仅要会用，还要了解底层的实现。源码之前，了无秘密。
STL六大组件
Container通过Allocator取得数据储存空间，Algorithm通过Iterator存取Container内容，Functor可以协助Algorithm完成不同的策略变化，Adapter可以修饰或者套接Functor。
序列式容器sequential containers
List
- list是可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器，并且该容器可以前后双向迭代。
- list的底层是双向链表结构，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中，在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。
- list与forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效。与其他的序列式容器相比(array，vector，deque)，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。
- 与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list的第6个元素，必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间开销；list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这可能是一个重要的因素)
List constructor
| list() | 构造空的list |
|---|---|
| list (size_type n, const value_type& val = value_type()) | 构造的list中包含n个值为val的元素 |
| list (const list& x) | 拷贝构造函数 |
| list (InputIterator first, InputIterator last) | 用[first, last)区间中的元素构造list |
List modify
| empty | 检测list是否为空，是返回true，否则返回false |
|---|---|
| size | 返回list中有效节点的个数 |
| front/back | 返回list的第一个节点/最后一个节点中值的引用 |
| push_front/pop_front | 在list首元素前插入值为val的元素/删除第一个元素 |
| push_back/pop_back | 在list尾部插入值为val的元素/删除最后一个元素 |
| insert | 在pos位置中插入值为val的元素 |
| erase | 删除pos位置的元素 |
| swap | 交换两个list中的元素 |
| clear | 清空list中的有效元素 |
模拟实现List
迭代器部分，这个是重点，不再是普通的原生指针，而是对指针的封装。
template<class T, class Ref, class Ptr>
struct __list_iterator
{
typedef ListNode<T> Node;
//每新增一个模板参数，只需要加到self就行了
typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
typedef Ptr pointer; //内嵌类型
Node* _node;
__list_iterator(Node* x)
:_node(x)
{}
Ref operator*()
{
return _node->_data;
}
//++it
self& operator++()
{
_node = _node->_next;
return *this;
}
//it++
self operator++(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->_next;
return tmp;
}
//--it
self& operator--()
{
_node = _node->_prev;
return *this;
}
//it--
self operator--(int)
{
self tmp(*this);
_node = _node->_prev;
return tmp;
}
Ptr operator->()
{
return &_node->_data;
}
bool operator!=(const self& it)const
{
return _node != it._node;
}
bool operator ==(const self& it)const
{
return _node != it._node;
}
};
反向迭代器
namespace jt
{
/*template<class Iterator>*/
//我们使用三个模板参数
template<class Iterator, class Ref, class Ptr>
class reverse_iterator
{
typedef reverse_iterator<Iterator, Ref, Ptr> self;
reverse_iterator(Iterator it)
:_it(it)
{}
//rbegin() == end() begin() == rend()
self operator*()const
{
Iterator prev = _it;
return *--prev; //返回前一个值
}
//取__list_iterator 中的 typedef Ptr pointer;
//假如是vercor的话iterator中是没有typedef Ptr pointer;
//因为vector的iterator没有封装，只是原生指针，就不能用了。
//STL中用迭代器萃取来实现的。
//加typename 举个例子
//vector<int> v 能过
//vector<T> v 不能过
//typename vector<T> v 能过
//typename Iterator::pointer operator*()const
//{
// Iterator prev = _it;
// return *--prev; //返回前一个值
//}
Ref& operator++()
{
--_it;
return *this;
}
Ptr operator->()
{
return &operator*();
}
self& operator--()
{
++_it;
return *this;
}
bool operator==(const self& rit) const
{
return _it != rit._it;
}
private:
Iterator _it;
};
}
list主体
template<class T>
struct ListNode
{
ListNode<T>* _next;
ListNode<T>* _prev;
T _data;
ListNode(const T& data = T())
:_next(nullptr)
, _prev(nullptr)
, _data(data)
{}
};
template <class T>
class list
{
typedef ListNode<T> Node;
public:
typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
typedef reverse_iterator<T, T&, T*> iterator;
typedef reverse_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
reverse_iterator rbegin()
{
return reverse_iterator(end());
}
reverse_iterator rend()
{
return reverse_iterator(begin());
}
iterator begin()
{
return iterator(_head->_next);
}
iterator end() //哨兵位头结点
{
return iterator(_head);
}
const_iterator begin()const
{
return const_iterator(_head->_next);
}
const_iterator end()const
{
return const_iterator(_head);
}
public:
void push_back(const T& x)
{
/*Node* new_node = new Node(x);
Node* tail = _head->_prev;
tail->_next = new_node;
new_node->_prev = tail;
_head->_prev = new_node;
new_node->_next = _head;*/
insert(end(), x);
}
void push_front(const T& x)
{
insert(begin(), x);
}
void pop_back()
{
erase(--end()); //调用迭代器的--
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
void clear()
{
iterator it = begin();
while (it != end())
{
//iterator del = it++; //后置++保留了第一个哨兵位头结点
//delete del._node;
earse(it++);
}
/*_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;*/
}
//不存在迭代器失效问题
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
Node* cur = pos._node;
Node* prev = cur->_prev;
Node* new_node = new Node(x);
prev->_next = new_node;
new_node->_prev = prev;
new_node->_next = cur;
cur->_prev = new_node;
return iterator(new_node);
}
//存在迭代器失效，pos指向的空间给delete了
iterator earse(iterator pos)
{
assert(pos != end());
Node* prev = pos._node->_prev;
Node* next = pos._node->_next;
delete pos._node;
prev->_next = next;
next->_prev = prev;
return iterator(next);
}
public:
list()
{
_head = new Node();
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
}
/* list(const list<T>& l)
{
_head = new Node();
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
for (auto x : l) push_back(x);
}*/
/* list<T>& operator=(const list<T>& l)
{
if (this != &l) clear();
for (auto x : l) push_back(x);
return *this;
}
*/
template<class InputIterator>
list(InputIterator first, InputIterator last)
{
_head = new Node();
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
list(const list<T>& l)
{
_head = new Node();
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
list<T> tmp(l.begin(), l.end());
std::swap(_head, tmp._head);
}
//调用list<int> l (100, 1)
//会和list(InputIterator first, InputIterator last)冲突
list(size_t n, const T& val = T())
{
_head = new Node();
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
for (size_t i = 0; i < n; i++)
push_back(val);
}
//重载一个int版本
list(int n, const T& val = T())
{
_head = new Node();
_head->_next = _head;
_head->_prev = _head;
for (size_t i = 0; i < n; i++)
push_back(val);
}
list<T>& operator=(list<T>& l)
{
swap(_head, l._head);
return *this;
}
~list()
{
clear();
delete _head;
_head = nullptr;
}
private:
Node* _head;
};
