【C++】list模拟实现+反向迭代器

list模拟实现

铁汁们，今天给大家分享一篇list模拟实现+反向迭代器，来吧，开造⛳️

list定义

💡 list< typename> name ;

• list底层是带头双向循环链表结构，且该容器可以前后双向迭代。
• 双向链表中每个元素存储互不相关的独立节点，在结点中通过指针访问其前一个元素和后一个元素。
• list允许在任意位置进行插入和删除操作，时间复杂度为O(1)，时间效率高。
• list不支持任意位置的随即访问，若想要访问某个位置，必须从已知的位置（头部或者尾部）迭代到该位置，时间开销为O(n)。
• list需要额外的空间开销，用来保存每个节点的相关联信息。
• typename为任意类型，例如：int、char、double、string、vector。

list用法

list iterator的使用

begin() + end()

💡iterator begin( )、const_iterator begin( )const ；

• 功能：返回第一个元素的位置(迭代器）。

Tips：const_iterator表示对迭代器进行解引用后的值(*it)不能被修改,而迭代器本身(it)可以被修改。const修饰this指针，表示在该成员函数中成员变量不允许被修改，此处const的用法只能用于类中的成员函数。

💡iterator end( )、const_iterator end( )const ；

• 功能：返回最后一个元素的下一个位置(迭代器）。

rbegin()+rend()

💡iterator begin( )、const_iterator rbegin( )const ；

• 功能：返回第一个元素的前一个位置(迭代器）。

💡iterator rend( )、const_iterator rend( )const ；

• 功能：返回第一个元素的位置(迭代器）。

reverse()

💡 void reverse( ) ;

• 功能 : 逆置，将list中元素的顺序进行颠倒 。

sort()

💡 void sort( ) ;

• 功能：排序，默认为升序。模板参数中的默认仿函数为less。

Tips：list中的sort为归并排序，算法库中的sort为快排。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS1#include<iostream>#include<list>usingnamespace std;intmain(){
    list<int> lt1;
    lt1.push_back(4);
    lt1.push_back(1);
    lt1.push_back(3);
    lt1.push_back(2);

    lt1.sort();for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;return0;}

merge()

💡void merge(list& lt) ;

• 功能：将两个已经有序的链表进行合并，默认为升序 。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS1#include<iostream>#include<list>usingnamespace std;intmain(){
    list<int> lt1;
    lt1.push_back(4);
    lt1.push_back(1);
    lt1.push_back(3);
    lt1.push_back(2);

    list<int> lt2;
    lt2.push_back(9);
    lt2.push_back(7);
    lt2.push_back(10);
    lt2.push_back(8);

    lt1.sort();
    lt2.sort();

    lt1.merge(lt2);for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;for(auto& e : lt2){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;return0;}

unique()

💡 void unique( ) ;

• 功能：去重，将链表中连续相等的元素组中删除除第一个元素外的所有元素。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS1#include<iostream>#include<list>usingnamespace std;intmain(){
    list<int> lt1;
    lt1.push_back(4);
    lt1.push_back(4);
    lt1.push_back(4);
    lt1.push_back(1);
    lt1.push_back(3);
    lt1.push_back(3);
    lt1.push_back(2);
    lt1.push_back(4);
    lt1.push_back(4);for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;
    
    lt1.unique();for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;return0;}

remove()

💡 void remove(const T& val) ;

• 功能：去除，将链表中值为val的元素删除。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS1#include<iostream>#include<list>usingnamespace std;intmain(){
    list<int> lt1;
    lt1.push_back(4);
    lt1.push_back(1);
    lt1.push_back(3);
    lt1.push_back(2);for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;
    
    lt1.remove(4);for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;return0;}

splice()

💡 void splice(iterator position , list& lt) ;

• 功能 ：将容器lt中所有的元素转移到容器中指定位置（迭代器）的前面，容器lt的大小为0。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS1#include<iostream>#include<list>usingnamespace std;intmain(){
    list<int> lt1;
    lt1.push_back(1);
    lt1.push_back(2);
    lt1.push_back(3);

    list<int>lt2(3,2);for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;for(auto& e : lt2){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;

    lt1.splice(lt1.begin(), lt2);for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;for(auto& e : lt2){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;return0;}

💡 void splice(iterator position , list& lt , iterator i ) ;

• 功能：将容器lt中迭代器i指向的节点转移到容器中指定位置（迭代器）的前面，容器lt的大小减一。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS1#include<iostream>#include<list>usingnamespace std;intmain(){
    list<int> lt1;
    lt1.push_back(1);
    lt1.push_back(2);
    lt1.push_back(3);

    list<int> lt2;
    lt2.push_back(10);
    lt2.push_back(11);
    lt2.push_back(12);for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;for(auto& e : lt2){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;

    lt1.splice(lt1.begin(), lt2,++lt2.begin());for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;for(auto& e : lt2){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;return0;}

💡 void splice(iterator position , list& lt , iterator first , iterator last ) ；

• 功能：将容器lt中[first, last)范围中的元素转移到容器中指定位置（迭代器）的前面。

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS1#include<iostream>#include<list>usingnamespace std;intmain(){
    list<int> lt1;
    lt1.push_back(1);
    lt1.push_back(2);
    lt1.push_back(3);

    list<int> lt2;
    lt2.push_back(10);
    lt2.push_back(11);
    lt2.push_back(12);
    lt2.push_back(13);for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;for(auto& e : lt2){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;

    lt1.splice(lt1.begin(), lt2,++lt2.begin(),--lt2.end());for(auto& e : lt1){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;for(auto& e : lt2){
        cout << e <<' ';}
    cout << endl;return0;}

list模拟实现

struct和class的区别

• 在c++中，struct和class都可以定义类，但两者默认的访问权限(即在变量或函数定义处不写访问限定符)不同，struct默认访问权限为public(为了兼容c)，class默认访问权限为private。
• 访问限定符有三种，分别为public、private、protect。public修饰的变量或函数在类外可以通过类名+域作用限定符或者 类对象 + . 进行访问，protect、private修饰的变量或函数在类外不可以进行访问。

list三个类模板

• Tips : list本质为带头双向循环链表，模拟实现list，要实现以下三个类：模拟实现节点的类、模拟实现带头双向循环链表结构的类、模拟实现迭代器的类。

template<classT>//节点 structListNode{//struct类未用访问限定符修饰的变量为public,在类外指定类域就可以直接进行访问
    ListNode* _prev;//带头双向循环链表
    ListNode* _next;
    T _data;}template<classT>//链表-带头双向循环链表，存储的元素为节点classlist{//class类未用访问限定符修饰的变量为private,在类外不可以访问public:typedef ListNode<T> Node;//为了符合规范，需要将迭代器的类型typedef为iteratortypedef list_iterator<T, T&, T*> iterator;//非consttypedef list_iterator<T,const T&,const T*> const_iterator;//const

    Node* _head;//头指针，该指针指向的节点为头节点，不存储任何有效数据//头节点中的_data不能存储后面节点的总个数，原因:若T为char型，数据个数过大，会数据溢出}template<classT,classRef,classPtr>//迭代器  Ref(T、const T)、Ptr(T*、const T*):*、->的返回值是否被修改，根据实际清况而定structlist_iterator{typedef ListNode<T> Node;//节点typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self;//迭代器类型

    Node* _node;//节点指针}

list<int>lt1(2,10);
lt1.push_back(3);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(1);

zzx::list<int>::iterator it1 = lt1.begin();while(it1 != lt1.end()){
    cout <<*it1 <<' ';
    it1++;}
cout << endl;const list<int>lt2(lt1.begin(),--lt1.end());

zzx::list<int>::const_iterator it2 = lt2.begin();while(it2 != lt2.end()){
    cout <<*it2 <<' ';
    it2++;}
cout << endl;

默认成员函数

构造函数

voidCreatHead()//创造带头双向循环链表结构{
    _head =new Node;
    _head->_prev = _head;
    _head->_next = _head;}

• 构造函数有很多种，但都需要先创造出带头双向循环链表结构，会造成代码冗余，增加了代码量和复杂性，为了解决这个问题，就将此板块的代码实现定义在CreatHead()函数体内。

💡list( ) { } ;

• 功能：构造无参的对象。

list()//无参构造{CreatHead();}

💡list(size_t n, const T& val = T( ) ) ；

• 功能：构造含n个val值的对象。

list(size_t n,const T& val)//用n个val值构造{CreatHead();for(int i =0; i < n; i++){push_back(val);}}

list(int n,const T& val)//为了防止出现“非法间接寻址”错误{CreatHead();for(int i =0; i < n; i++){push_back(val);}}

Tips: 因为模板参数的匹配原则，会出现防止“非法间接寻址”错误。

💡list( InputIterator first, InputIterator last ) ；

• 功能：构造与[first, last)范围一样多元素的对象。

template<classInputIterator>//  注意：模板内可以在嵌套模板list(InputIterator first, InputIterator last)//用迭代区间进行构造{CreatHead();while(first != last){push_back(*first);++first;}}

拷贝构造函数

💡list(const list& v) ；

• 功能：用一个已经存在的对象创建新的对象，两对象中的值相同。

list(const list& lt)//拷贝构造函数，深拷贝-》浅拷贝，指向同一块空间，析构两次{CreatHead();for(auto& e : lt){push_back(e);}}

Tips : 深拷贝，否则会造成指向同一块空间，被析构两次。

list<int>lt1(5,2);// 先构造的对象后析构    
list<int> lt2 = lt1;//编译器会优化，构造 + 拷贝 - 》构造，默认拷贝构造为值拷贝
lt1.push_back(1);for(auto& e : lt1){
    cout << e <<' ';}
cout << endl;for(auto& e : lt2){
        cout << e <<' ';}
cout << endl;

赋值运算符重载

💡list& operator=(list v) ；

• 功能：赋值，两对象已经存在。

list<T>&operator=(list lt)//赋值运算符{swap(lt);return*this;}

Tips : 深拷贝，否则会造成指向同一块空间，被析构两次。

析构函数

💡~vector( ) { } ；

• 功能：将列表中的元素全部删除(销毁)，并链表结构也被销毁。

~list()//析构函数{clear();delete _head;//
    _head =nullptr;}

数据修改操作

push_back()

💡void push_back(const T& val) ;

• 功能：尾插。

voidpush_back(const T& val)//尾插{/*传统写法
    Node* newnode = new Node(val);

    Node* tail = _head->_prev;
    tail->_next = newnode;
    newnode->_prev = tail;
    newnode->_next = _head;
    _head->_prev = newnode;
    */insert(end(), val);}

push_front()

💡void push_front(const T& val) ;

• 功能：头插。

voidpush_front(const T& val)//头插{insert(begin(), val);}

pop_back()

💡void pop_back( ) ；

• 功能：尾删。

voidpop_back()//尾删{erase(--end());}

pop_front()

💡void pop_front( ) ;

• 功能：头删。

voidpop_front()//头删{erase(begin());}

swap()

💡void swap(list& lt) ;

• 功能：交换。

voidswap(list<T>& lt)//交换{
    std::swap(_head, lt._head);}

clear()

💡void clear( ) ；

• 功能：从列表容器中删除所有元素（已销毁），并使容器的大小为0，但带头双向链表结构仍在。

voidclear()//清空链表中的节点，哨兵位头节点除外，带头双向循环链表结构未被破坏{
    iterator it =begin();while(it !=end()){
        it =erase(it);}}

insert()

💡void insert(iterator position , const T& val) ；

• 功能：在指定的位置(迭代器）前插入元素x。

/*insert中迭代器不会失效
        原因:未扩容未引起底层空间发生变化，position迭代器未发生变化，仍指向了正确的位置，即使在使用此迭代器仍可以完成insert*/
iterator insert(iterator position,const T& val){
    Node* newnode =newNode(val);
    Node* cur = position._node;//struct中public变量访问可以 对象.变量名
    Node* prev = cur->_prev;

    prev->_next = newnode;
    newnode->_prev = prev;
    newnode->_next = cur;
    cur->_prev = newnode;return newnode;//有返回值，与erase匹配}

• nsert为了与erase匹配，有返回值 ，返回一个指向 新插入 的元素节点的迭代器。
• Tips : insert中迭代器不会失效 。原因 : 未扩容未引起底层空间发生变化，position迭代器未发生变化，仍指向了正确的位置，即使在使用此迭代器仍可以完成insert。

erase()

💡iterator erase(iterator pos) ;

• 功能: 删除指定位置(迭代器)处的值。

//erase中迭代器会失效,原因:position迭代器被delete了，此迭代器不能在被使用了
iterator erase(iterator position){assert(position !=end());//断言，防止删除哨兵位头节点
    
    Node* cur = position._node;
    Node* prev = cur->_prev;
    Node* next = cur->_next;

    prev->_next = next;
    next->_prev = prev;delete cur;//
    cur =nullptr;return next;//返回删除节点的下一个节点}

• Tips : erase中迭代器会失效 ,原因 :position迭代器被delete了，此迭代器不能在被使用了，但其他迭代器不受影响，仍然可以正常被使用。
• erase为了防止迭代器失效，有返回值 ，返回一个指向要删除节点的下一个节点的迭代器。
• delete cur ：delete->析构+free , 因为对象里面(节点)进行了资源申请，要调用析构函数，进行资源销毁，在调用free将对象(指针)的空间进行销毁。

容量操作

size

💡size_t size( )const ;

• 功能：计算元素的总个数。

size_t size()const{
    size_t count =0;for(autoconst& e :*this){
        count++;}return count;}

• const对象以及非const对象均可以调用const成员函数，原因：权限不能放大(const对象不能调用非const成员函数）。const对象->权限平移，非const对象->权限缩小。

empty

💡bool empty( )const ;

• 功能：判断list中是否存在元素，为空，则返回true,不为空，则返回false。

boolempty()const{returnsize()==0;}

数据访问操作

front()

💡T& front( ) ;

• 功能：返回第一个节点中的元素。

T&front(){return _head->_next->_data;}

const T&front()const{return _head->_next->_data;}

back()

💡T& back( ) ;

• 功能：返回最后一个节点中的元素。

T&back(){return _head->_prev->_data;}

const T&back()const{return _head->_prev->_data;}

迭代器

正向迭代器

template<classT,classRef,classPtr>//迭代器  Ref(T、const T)、Ptr(T*、const T*):*、->的返回值是否被修改，根据实际清况而定structlist_iterator{typedef ListNode<T> Node;//节点typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self;//迭代器类型

    Node* _node;//节点指针}

list<int> lt1;
lt1.push_back(1);
lt1.push_back(2);
lt1.push_back(3);//it1: 内置类型
ListNode<int>* it1 = lt1._head->_next;//it2：自定义类型
list<int>::iterator it2 = lt1.begin();/*尽管it1和it2的值是相同的，但进行++操作时，
编译器将it1当作内置类型(由语言标准指定的)进行处理,*表示取其指向空间中的值，++表示向后走sizeof(类型)的步长
it2为自定义类型，去调用operator*()、operator++()运算符*/*it1;++it1;*it2;++it2;
cout <<sizeof(it1)<< endl;
cout <<sizeof(it2)<< endl;

• 提供统一的方式进行访问和修改，摒弃了底层的细节，使容器进行访问和修改更加容易。
• 底层为原生指针 ,因为list底层结构为链表，物理空间是不连续的，需要运算符重载，而重载运算符需要是自定义类型，指针为内置类型，所以对指针进行了封装list_iterator。
• 为了符合规范，需要typedef将迭代器类型命名为iterator。

Tips ：将模拟实现迭代器的类定义为struct类，且指针_node默认访问权限为public, 原因:list类中的insert、erase，position类型为迭代器，为了类型要匹配(node*),则在类外用迭代器._node进行访问，否则在类外就访问不到_node。

💡不用显示写析构函数，原因:若显示写了，则表示是把该指针指向的节点一并删除，此处并不希望删除链表中的节点，默认生成的析构函数对内置类型不做处理。
未进行资源申请。

💡不用显示写拷贝构造函数，默认生成的拷贝构造函数进行值拷贝，尽管两个指针指向同一块空间，一个指针被销毁，会去调用析构函数，因未显示写析构函数，析构函数对内置类型不做处理,指针变量会被销毁，系统将其回收了，但该指针变量指向的节点还在;

构造函数

💡list_iterator(Node* node = nullptr) ；

list_iterator(Node* node =nullptr)//单参数构造函数支持隐式类型转换 Node*->iterator:_node(node){}

Tips : 单参数构造函数支持隐式类型转换 Node*->iterator 。

begin() + end()

💡iterator begin( ) ；

• 功能：返回第一个元素的位置(迭代器）。

Tips：list对象为非const对象，就调用begin()、end()，list为const对象，就调用const_iterator begin()const、const_iterator end()const。

iterator begin()//list对象为非const对象{return _head->_next;//单参数构造函数支持隐式类型转换}

💡iterator end( ) ；

• 功能：返回最后一个元素的下一个位置(迭代器）。

iterator end(){return _head;}

const_iterator begin()/end()const

💡const_iterator begin( )const ;

Tips : const_iterator表示对迭代器解引用(*)的值不可以被修改，而迭代器本身可以被修改，const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改。

/*const_iterator表示* 迭代器的值不可以被修改，而迭代器本身可以被修改，
        const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改 */
const_iterator begin()const//list对象为const对象， const对象才能调用const成员函数{return _head->_next;//单参数构造函数支持隐式类型转换}

💡const_iterator end( )const ;

const_iterator end()const{return _head;}

operator*()

💡Ref operator*( ) ；

/*oprator*()不用const，原因:iterator普通迭代器调用普通成员函数，const_iterator中迭代器为非const对象，指向的内容可以被修改
        */
Ref operator*()//只有返回值类型不一致-》模板参数{return _node->_data;}

• const_iterator、iterator区别就在与，const_iterator返回值只可读不可以修改(constT&)，iterator返回值既可读又可以修改(T&)，两者只是返回值类型不同，可以将其定义为模板参数，因为模板参数修饰的是类型。

operator->()

💡Ptr operator->( ) ；

Ptr operator->()//结构体指针，_data为结构体，*it只能取到结构体(自定义类型），若需要cout<<*it，则需要重载<<{//特殊处理，为了可读性，省略了一个 ->return&_node->_data;//it->_a1 -》 it.operator->()->_a1}

structAA{int _a1;int _a2;AA(int a1 =1,int a2 =2):_a1(a1),_a2(a2){}};

list<AA> lt4; 
lt4.push_back(AA());//AA()为匿名对象
lt4.push_back(AA(10,20));
zzx::list<AA>::iterator it2 = lt4.begin();while(it2 != lt4.end()){
    cout << it2->_a1 <<":"<< it2->_a2 << endl;++it2;}
cout << endl;

operator!=()

💡bool operator!=(const Self& tmp) ;

booloperator!=(const Self& tmp){return _node != tmp._node;//指针为内置类型，可以直接进行比较}

operator==()

💡bool operator==(const Self& tmp) ;

booloperator==(const Self& tmp){return _node == tmp._node;}

前置++和后置++

💡Self& operator++( ) ；

Self&operator++()//前置++{
    _node = _node->_next;return*this;//引用返回，出了作用域,*this还在，提高返回效率}

💡Self operator++(int) ；

Self operator++(int)//后置++{
    Self tmp(*this);
    _node = _node->_next;return tmp;//传值返回，出了作用域,tmp就被销毁}

• 前置++的效率高于后置++，因为前置的++没有生成额外的对象，意味着不需要过多的内存，也就是不需要在栈上开辟额外的空间。而后置的++需要在栈上额外创建对象，占用栈空间，返回后就要调用析构函数。
• 为了与前置++区分，C++规定：后置++重载时多增加一个int类型的参数，但调用函数时该参数不用传递，由编译器自动传递。

前置–和后置–

💡Self& operator–( ) ；

Self&operator--()//前置--{
    _node = _node->_prev;return*this;//引用返回，出了作用域,*this还在，提高返回效率}

💡Self operator–(int) ；

Self operator--(int)//后置--{
    Self tmp(*this);
    _node = _node->_prev;return tmp;//传值返回，出了作用域,tmp就被销毁}

反向迭代器

定义

• 正向迭代器为begin()、end()，反向迭代器为rbegin()、rend()。
• 反向迭代器的++就是正向迭代器的–，反向迭代器的–就是正向迭代器的++，所以反向迭代器的实现可以借助于正向迭代器来实现，将正向迭代器转换为反向迭代器，即：迭代器适配器。
• 迭代器适配器：给了我任何容器的正向迭代器，就可以适配出该容器的反向迭代器。将正向迭代器的类型定义为类模板，在反向迭代器中根据类模板参数定义正向迭代器对象，反向迭代器各接口的实现均通过调用正向迭代器的接口来实现。

构造函数

💡list_reverse_iterator(iterator cur) ；

//正向迭代器封装了Node*指针，其构造函数参数为Node*,反向迭代器封装了iterator,其构造函数参数为iteratorlist_reverse_iterator(iterator cur)//构造函数:_cur(cur)//单参数构造函数支持隐式类型转换 iterator-》reverse_iterator{}

• 单参数构造函数支持隐式类型转换 iterator-》reverse_iterator。
• 正向迭代器封装了Node指针，其构造函数参数为Node,反向迭代器封装了iterator,其构造函数参数为iterator。

rbegin() + rend()

💡reverse_iterator rbegin( ) ；

• 功能：返回第一个元素的前一个位置(迭代器）。

reverse_iterator rbegin()//非const对象{returnend();}

💡reverse_iterator rend( ) ；

• 功能：返回第一个元素的位置(迭代器）。

reverse_iterator rend(){returnbegin();}

const_reverse_iterator rbegin()/rend()const

💡const_reverse_iterator rbegin( )const ;

const_reverse_iterator rbegin()const//const对象{returnend();}

💡const_reverse_iterator rend( )const ;

const_reverse_iterator rend()const{returnbegin();}

operator*()

💡Ref operator*( ) ；

Ref operator*()//只是取其所指向的节点中的值，指针的值并未发生变化{//rbegin()=end()、rend()=begin()
    iterator tmp = _cur;--tmp;return*tmp;}

operator->()

💡Ptr operator->( ) ；

//正向迭代器operator->()是返回结构体的地址(结构体指针)
Ptr operator->()//结构体指针{return&(operator*());}

• 与正向迭代器的实现相同，正向迭代器operator->()是返回节点值(结构体)的地址(结构体指针)，反向迭代器的operator*()返回的是节点的值。

operator!=()

💡bool operator!=(const Self& s) ;

booloperator!=(const Self& s){return _cur != s._cur;}

operator==()

💡bool operator==(const Self& s) ;

booloperator==(const Self& s){return _cur == s._cur;}

前置++和后置++

💡Self& operator++( ) ；

Self&operator++()//前置++{--_cur;//正向迭代器往前走return*this;}

💡Self operator++(int) ；

Self operator++(int)//后置++{
    Self tmp =*this;--_cur;return tmp;}

前置–和后置–

💡Self& operator–( ) ；

Self&operator--()//前置--{++_cur;//正向迭代器往后走return*this;}

💡Self operator–(int) ；

Self operator--(int)//后置--{
    Self tmp =*this;++_cur;return tmp;}

list模拟实现总代码

#define_CRT_SECURE_NO_WARNINGS1#include<iostream>#include<assert.h>#include<list>#include"Reserve_Iterator.h"usingnamespace std;namespace zzx {structAA{int _a1;int _a2;AA(int a1 =1,int a2 =2):_a1(a1),_a2(a2){}};template<classT>//节点 structListNode{//struct类未用访问限定符修饰的变量为public,在类外指定类域就可以直接进行访问
        ListNode* _prev;//带头双向循环链表
        ListNode* _next;
        T _data;ListNode(const T& val =T())//缺省值-》防止无参调用，因无默认构造函数，又显示写了构造函数，编译器会报错:_prev(nullptr),_next(nullptr),_data(val){}};/*迭代器:1.提供统一的方式进行访问和修改，摒弃了底层的细节，使容器进行访问和修改更加容易;
    *        2.底层为原生指针,因为list底层结构为链表，物理空间是不连续的，需要运算符重载，而重载运算符需要是自定义类型，指针为内置类型，
    *        所以对指针进行了封装list_iterator；
    *        3.为了符合规范，需要typedef将迭代器类型命名为iterator
    */template<classT,classRef,classPtr>//迭代器  Ref(T、const T)、Ptr(T*、const T*):*、->的返回值是否被修改，根据实际清况而定structlist_iterator{typedef ListNode<T> Node;//节点typedef list_iterator<T, Ref, Ptr> Self;//迭代器类型

        Node* _node;//节点指针/*不用显示写析构函数，原因:若显示写了，则表示是把该指针指向的节点一并删除，此处并不希望删除链表中的节点，
        默认生成的析构函数对内置类型不做处理。 未进行资源申请;
        不用显示写拷贝构造函数，默认生成的拷贝构造函数进行值拷贝，尽管两个指针指向同一块空间，一个指针被销毁，
        会去调用析构函数，因未显示写析构函数，析构函数对内置类型不做处理,指针变量会被销毁，系统将其回收了，但该指针变量指向的节点还在;
        */list_iterator(Node* node =nullptr)//单参数构造函数支持隐式类型转换 Node*->iterator:_node(node){}

        Ptr operator->()//结构体指针，_data为结构体，*it只能取到结构体(自定义类型），若需要cout<<*it，则需要重载<<{//特殊处理，为了可读性，省略了一个 ->return&_node->_data;//it->_a1 -》 it.operator->()->_a1}/*oprator*()不用const，原因:iterator普通迭代器调用普通成员函数，const_iterator中迭代器为非const对象，指向的内容可以被修改
        */
        Ref operator*()//只有返回值类型不一致-》模板参数{return _node->_data;}

        Self&operator++()//前置++{
            _node = _node->_next;return*this;//引用返回，出了作用域,*this还在，提高返回效率}

        Self operator++(int)//后置++{
            Self tmp(*this);
            _node = _node->_next;return tmp;//传值返回，出了作用域,tmp就被销毁}

        Self&operator--()//前置--{
            _node = _node->_prev;return*this;//引用返回，出了作用域,*this还在，提高返回效率}

        Self operator--(int)//后置--{
            Self tmp(*this);
            _node = _node->_prev;return tmp;//传值返回，出了作用域,tmp就被销毁}booloperator!=(const Self& tmp){return _node != tmp._node;//指针为内置类型，可以直接进行比较}booloperator==(const Self& tmp){return _node == tmp._node;}};template<classiterator,classRef,classPtr>//反向迭代器:通过正向迭代器转换而来(迭代器适配器)structlist_reverse_iterator{

        iterator _cur;//迭代器适配器typedef list_reverse_iterator<iterator, Ref, Ptr> Self;//正向迭代器封装了Node*指针，其构造函数参数为Node*,反向迭代器封装了iterator,其构造函数参数为iteratorlist_reverse_iterator(iterator cur)//构造函数:_cur(cur)//单参数构造函数支持隐式类型转换 iterator-》reverse_iterator{}

        Ref operator*()//只是取其所指向的节点中的值，指针的值并未发生变化{//rbegin()=end()、rend()=begin()
            iterator tmp = _cur;--tmp;return*tmp;}

        Self&operator++()//前置++{--_cur;//正向迭代器往前走return*this;}

        Self operator++(int)//后置++{
            Self tmp =*this;--_cur;return tmp;}

        Self&operator--()//前置--{++_cur;//正向迭代器往后走return*this;}    

        Self operator--(int)//后置--{
            Self tmp =*this;++_cur;return tmp;}//正向迭代器operator->()是返回结构体的地址(结构体指针)
        Ptr operator->()//结构体指针{return&(operator*());}booloperator!=(const Self& s){return _cur != s._cur;}booloperator==(const Self& s){return _cur == s._cur;}};template<classT>//链表-带头双向循环链表，存储的元素为节点classlist{//class类未用访问限定符修饰的变量为private,在类外不可以访问public:typedef ListNode<T> Node;//为了符合规范，需要将迭代器的类型typedef为iteratortypedef list_iterator<T, T&, T*> iterator;// 正向迭代器 、非consttypedef list_iterator<T,const T&,const T*> const_iterator;//consttypedef list_reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;// 反向迭代器 、非consttypedef list_reverse_iterator<const_iterator,const T&,const T*> const_reverse_iterator;//const//正向迭代器
        iterator begin()//list对象为非const对象{return _head->_next;//单参数构造函数支持隐式类型转换}

        iterator end(){return _head;}/*const_iterator表示* 迭代器的值不可以被修改，而迭代器本身可以被修改，
        const修饰类成员函数，实际修饰该成员函数隐含的this指针，表明在该成员函数中不能对类的任何成员进行修改 */
        const_iterator begin()const//list对象为const对象， const对象才能调用const成员函数{return _head->_next;//单参数构造函数支持隐式类型转换}

        const_iterator end()const{return _head;}//反向迭代器
        reverse_iterator rbegin(){returnend();}

        reverse_iterator rend(){returnbegin();}

        const_reverse_iterator rbegin()const{returnend();}

        const_reverse_iterator rend()const{returnbegin();}voidCreatHead()//创造带头双向循环链表结构{
            _head =new Node;
            _head->_prev = _head;
            _head->_next = _head;}//构造函数list()//无参构造{CreatHead();}list(size_t n,const T& val)//用n个val值构造{CreatHead();for(int i =0; i < n; i++){push_back(val);}}list(int n,const T& val)//为了防止出现“非法间接寻址”错误{CreatHead();for(int i =0; i < n; i++){push_back(val);}}template<classInputIterator>//  注意： 模板内可以在嵌套模板list(InputIterator first, InputIterator last)//用迭代区间进行构造{CreatHead();while(first != last){push_back(*first);++first;}}list(const list& lt)//拷贝构造函数，深拷贝-》浅拷贝，指向同一块空间，析构两次{CreatHead();for(auto& e : lt){push_back(e);}}

        list<T>&operator=(list lt)//赋值运算符{swap(lt);return*this;}~list()//析构函数{clear();delete _head;//
            _head =nullptr;}//修改voidswap(list<T>& lt)//交换{
            std::swap(_head, lt._head);}voidclear()//清空链表中的节点，哨兵位头节点除外，带头双向循环链表结构未被破坏{
            iterator it =begin();while(it !=end()){
                it =erase(it);}}voidpush_back(const T& val)//尾插{/*传统写法
            Node* newnode = new Node(val);

            Node* tail = _head->_prev;
            tail->_next = newnode;
            newnode->_prev = tail;
            newnode->_next = _head;
            _head->_prev = newnode;
            */insert(end(), val);}voidpush_front(const T& val)//头插{insert(begin(), val);}voidpop_back()//尾删{erase(--end());}voidpop_front()//头删{erase(begin());}/*insert中迭代器不会失效
        原因:未扩容未引起底层空间发生变化，position迭代器未发生变化，仍指向了正确的位置，即使在使用此迭代器仍可以完成insert*/
        iterator insert(iterator position,const T& val){
            Node* newnode =newNode(val);
            Node* cur = position._node;//struct中public变量访问可以 对象.变量名
            Node* prev = cur->_prev;

            prev->_next = newnode;
            newnode->_prev = prev;
            newnode->_next = cur;
            cur->_prev = newnode;return newnode;//有返回值，与erase匹配}//erase中迭代器会失效,原因:position迭代器被delete了，此迭代器不能在被使用了
        iterator erase(iterator position){assert(position !=end());//断言，防止删除哨兵位头节点

            Node* cur = position._node;
            Node* prev = cur->_prev;
            Node* next = cur->_next;

            prev->_next = next;
            next->_prev = prev;delete cur;//
            cur =nullptr;return next;//返回删除节点的下一个节点}//Access
        T&front(){return _head->_next->_data;}const T&front()const{return _head->_next->_data;}
        
        T&back(){return _head->_prev->_data;}const T&back()const{return _head->_prev->_data;}//Capacity
        size_t size()const{
            size_t count =0;for(autoconst& e :*this){
                count++;}return count;}boolempty()const{returnsize()==0;}

        Node* _head;//头指针，该指针指向的节点为头节点，不存储任何有效数据//头节点中的_data不能存储后面节点的总个数，原因:若T为char型，数据个数过大，会数据溢出};}

铁铁们，list模拟实现+反向迭代器就到此结束啦，若博主有不好的地方，请指正，欢迎铁铁们留言，请动动你们的手给作者点个👍鼓励吧，你们的鼓励就是我的动力✨