C++：模擬實(shí)現(xiàn)list及迭代器類模板優(yōu)化方法

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了C++：模擬實(shí)現(xiàn)list及迭代器類模板優(yōu)化方法。希望對(duì)大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，請(qǐng)大家不吝賜教，您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問。

本篇模擬實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的list和一些其他注意的點(diǎn)

C++：模擬實(shí)現(xiàn)list及迭代器類模板優(yōu)化方法,C++,# 模擬實(shí)現(xiàn),知識(shí)總結(jié),c++

迭代器

如下所示是利用拷貝構(gòu)造將一個(gè)鏈表中的數(shù)據(jù)挪動(dòng)到另外一個(gè)鏈表中，構(gòu)造兩個(gè)相同的鏈表

list(const list<T>& lt)
{
	emptyinit();
	for (auto e : lt)
	{
		push_back(e);
	}
}

void test_list1()
{
	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);
	lt.push_back(5);

	list<int> l2(lt);
}

lt作為形參，傳引用可以提高傳參的效率，同時(shí)應(yīng)該加上const修飾來保證不會(huì)因?yàn)椴恍⌒男薷牧诵螀?dǎo)致外部的實(shí)參也被修改，這樣的結(jié)果是不應(yīng)該的，因此就要加const把這個(gè)形參變成一個(gè)const對(duì)象

而問題又來了，const對(duì)象要使用的是const迭代器，而前面沒有寫const迭代器，因此這里就引入了const迭代器的實(shí)現(xiàn)

從vector的模擬實(shí)現(xiàn)中，看似似乎只需要在原來的迭代器的基礎(chǔ)上加上一個(gè)const即可，但事實(shí)上：

const迭代器和普通迭代器是兩種不同的迭代器，不能直接在普通的迭代器后面加const，原因？

要解決這個(gè)問題，先重新回顧一下vector中const迭代器的定義流程：

對(duì)比vector的迭代器，vector中的迭代器const版本和非const版本直接在非const版本后面加const使它變成const迭代器即可，這樣在調(diào)用的時(shí)候就可以直接進(jìn)行調(diào)用

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對(duì)iterator的定義，const版本就是在指針前面加上const，這樣返回的就是const修飾的指針，因此就可以做到通過該迭代器只讀，不可修改的作用

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這里的迭代器本質(zhì)上就是指針在底層進(jìn)行訪問，然后我們定義一個(gè)const指針，使得const指針就不能對(duì)指針指向的內(nèi)容進(jìn)行修改了

下面仿照vector修改的原理修改list

要修改的部分其實(shí)就是下面的代碼：

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

iterator end()
{
	return iterator(_head);
}

在函數(shù)后加const很簡(jiǎn)單，但是核心是要把返回值也定義為const指針版本，這個(gè)過程要如何實(shí)現(xiàn)？

由于這里是把iterator封裝成了一個(gè)類進(jìn)行的實(shí)現(xiàn)，因此需要重新封裝一個(gè)類進(jìn)行實(shí)現(xiàn)

	template <class T>
	struct __list_iterator
	{
		typedef list_node<T> Node;
		typedef  __list_iterator<T> self;
		// 成員
		Node* _node;

		__list_iterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}

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

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

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

		self operator--(int)
		{
			self tmp(*this);
			_node = _node->_prev;
			return tmp;
		}

		T& operator*()
		{
			return _node->_data;
		}

		T* operator->()
		{
			return &_node->_data;
		}

		bool operator==(const self& pos)
		{
			return _node == pos._node;
		}

		bool operator!=(const self& pos)
		{
			return !(*this == pos);
		}
	};

	template <class T>
	struct __list_const_iterator
	{
		typedef list_node<T> Node;
		typedef  __list_const_iterator<T> self;
		// 成員
		Node* _node;

		__list_const_iterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}

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

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

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

		self operator--(int)
		{
			self tmp(*this);
			_node = _node->_prev;
			return tmp;
		}

		const T& operator*()
		{
			return _node->_data;
		}

		const T* operator->()
		{
			return &_node->_data;
		}

		bool operator==(const self& pos)
		{
			return _node == pos._node;
		}

		bool operator!=(const self& pos)
		{
			return !(*this == pos);
		}
	};

但事實(shí)上，這兩份代碼只有很少的地方有區(qū)別，更多的內(nèi)容都是相同的，這樣是不滿足較好的代碼風(fēng)格，因此在stl源碼中，使用了模板對(duì)這兩個(gè)類進(jìn)行了封裝

改進(jìn)版本如下：

	template <class T, class Ref, class Ptr >
	struct __list_iterator
	{
		typedef list_node<T> Node;
		typedef  __list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
		// 成員
		Node* _node;

		__list_iterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}

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

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

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

		self operator--(int)
		{
			self tmp(*this);
			_node = _node->_prev;
			return tmp;
		}

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

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

		bool operator==(const self& pos)
		{
			return _node == pos._node;
		}

		bool operator!=(const self& pos)
		{
			return !(*this == pos);
		}
	};

	template <class T>
	class list
	{
		void emptyinit()
		{
			_head = new Node();
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
			_size = 0;
		}
	public:
		typedef list_node<T> Node;
		typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;

		// 構(gòu)造函數(shù) 
		list()
		{
			emptyinit();
		}
		// 拷貝構(gòu)造
		list(const list<T>& lt)
		{
			emptyinit();
			auto it = lt.begin();
			//*it = 30;
		}

		void push_back(const T& x)
		{
			insert(end(), x);
		}

		void push_front(const T& x)
		{
			insert(begin(), x);
		}

		// head     tail->prev  tail
		void pop_back()
		{
			erase(--end());
		}

		void pop_front()
		{
			erase(begin());
		}

		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);
		}

		iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* newnode = new Node(x);

			//        newnode
			//   prev         cur
			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			newnode->_next = cur;
			cur->_prev = newnode;

			return iterator(newnode);
		}

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

			// prev cur next
			prev->_next = cur->_next;
			next->_prev = cur->_prev;

			return iterator(next);
		}

	private:
		Node* _head;
		size_t _size;
	};

這里引入了類模板的概念，簡(jiǎn)單來說，當(dāng)需要調(diào)用const類型時(shí)就會(huì)模板實(shí)例化出一個(gè)const版本的迭代器，再進(jìn)行相關(guān)的操作，這樣的操作可以避免代碼冗余，也是模板的強(qiáng)大之處文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-649281.html

模擬實(shí)現(xiàn)

#pragma once

// 實(shí)現(xiàn)的是雙向循環(huán)鏈表，鏈表中應(yīng)該包含節(jié)點(diǎn)類和迭代器類，節(jié)點(diǎn)類用于從內(nèi)存中申請(qǐng)節(jié)點(diǎn)，迭代器類用于獲取節(jié)點(diǎn)指針
namespace mylist
{
	// 把節(jié)點(diǎn)進(jìn)行封裝，可以動(dòng)態(tài)獲取一個(gè)節(jié)點(diǎn)
	template <class T>
	struct list_node
	{
		// 成員
		list_node<T>* _next;
		list_node<T>* _prev;
		T _data;

		// 成員函數(shù)
		list_node(const T& val = T())
			:_data(val)
			, _next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
		{}
	};

	// 對(duì)迭代器進(jìn)行封裝，使得外界看到的是迭代器
	// 迭代器當(dāng)中存儲(chǔ)的是某個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針
	// 可以對(duì)迭代器進(jìn)行各項(xiàng)操作
	template <class T, class Ref, class Ptr >
	struct __list_iterator
	{
		typedef list_node<T> Node;
		typedef  __list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
		// 成員
		Node* _node;

		__list_iterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}

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

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

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

		self operator--(int)
		{
			self tmp(*this);
			_node = _node->_prev;
			return tmp;
		}

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

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

		bool operator==(const self& pos)
		{
			return _node == pos._node;
		}

		bool operator!=(const self& pos)
		{
			return !(*this == pos);
		}
	};

	// 適配器 -- 復(fù)用
	template <class T, class Ref, class Ptr >
	struct __reverse_iterator
	{
		typedef list_node<T> Node;
		typedef  __reverse_iterator<T, Ref, Ptr> self;
		// 成員
		Node* _node;

		__reverse_iterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}

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

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

		self operator++(int)
		{
			self tmp(*this);
			_node = _node->_prev;
			return tmp;
		}

		self operator--(int)
		{
			self tmp(*this);
			_node = _node->_next;
			return tmp;
		}

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

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

		bool operator==(const self& pos)
		{
			return _node == pos._node;
		}

		bool operator!=(const self& pos)
		{
			return !(*this == pos);
		}
	};


	template <class T>
	class list
	{
		void emptyinit()
		{
			_head = new Node();
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
			_size = 0;
		}
	public:
		typedef list_node<T> Node;
		typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
		typedef __reverse_iterator<T, T&, T*> reverse_iterator;
		typedef __reverse_iterator<T, const T&, const T*> const_reverse_iterator;

		// 構(gòu)造函數(shù) 
		list()
		{
			emptyinit();
		}
		// 拷貝構(gòu)造
		list(const list<T>& lt)
		{
			emptyinit();
			auto it = lt.begin();
			//*it = 30;
		}

		void push_back(const T& x)
		{
			insert(end(), x);
		}

		void push_front(const T& x)
		{
			insert(begin(), x);
		}

		// head     tail->prev  tail
		void pop_back()
		{
			erase(--end());
		}

		void pop_front()
		{
			erase(begin());
		}

		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);
		}

		reverse_iterator rbegin()
		{
			return reverse_iterator(_head->_prev);
		}

		reverse_iterator rend()
		{
			return reverse_iterator(_head);
		}

		const_reverse_iterator rbegin() const
		{
			return const_reverse_iterator(_head->_prev);
		}

		const_reverse_iterator rend() const
		{
			return const_reverse_iterator(_head);
		}

		iterator insert(iterator pos, const T& x)
		{
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* newnode = new Node(x);

			//        newnode
			//   prev         cur
			prev->_next = newnode;
			newnode->_prev = prev;
			newnode->_next = cur;
			cur->_prev = newnode;

			return iterator(newnode);
		}

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

			// prev cur next
			prev->_next = cur->_next;
			next->_prev = cur->_prev;

			return iterator(next);
		}

	private:
		Node* _head;
		size_t _size;
	};


	void test_list1()
	{
		list<int> lt;
		lt.push_back(1);
		lt.push_back(2);
		lt.push_back(3);
		lt.push_back(4);
		lt.push_back(5);
		
		cout << "正序" << endl;
		for (auto e : lt)
		{
			cout << e << " ";
		}
		cout << endl;

		cout << "逆序" << endl;
		auto rit = lt.rbegin();
		while (rit != lt.rend())
		{
			cout << *rit << " ";
			rit++;
		}
		cout << endl;
	}
}

到了這里，關(guān)于C++：模擬實(shí)現(xiàn)list及迭代器類模板優(yōu)化方法的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！