C++-list实现相关细节和问题_c++ 链表深拷贝-优快云博客

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前言：C++中的最后一个容器就是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。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。下面我们就来模仿官方库中的list，自行实现一个list，并从中总结实现细节和经验。

const iterator和const_iterator？......有区别吗？

1.基本节点类和链表类的框架

数据节点类

list的实现不同于其他的容器，比如vector等，list的底层是一个双向链表结构，每一个节点都由三部分组成，分别是数据，上一个节点和下一个节点，所以，对于list所存储的数据成员，我们需要单独开一个结构体来表示链表中的每一个数据成员，

template<class T>
	struct list_node //链表的数据成员结构
	{
		T _data;
		list_node<T>* _next;
		list_node<T>* _prev;

		list_node(const T& x = T())//给一个匿名对象
			:_data(x)
			, _next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
		{}
	};

list节点类

接着就是list类的创建，我们知道，双线链表大致的结构如下所示，我们list的设计也基本遵循这个框架，

template<class T>
	class list {
		typedef list_node<T> Node;
	public:
          void empty_init()//空list初始化
		{
			_head = new Node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
			_size = 0;
		}
		list()
		{
			empty_init();
		}
        size_t size()
		{
			return _size;
		}
	private:
		Node* _head;//虚拟的头结点，实际上第一个节点在该节点的下一个位置上，而尾结点end就是头结点的位置，这样，方便我们构成双向链表
		size_t _size;//链表长度，因为遍历一遍链表需要花费大量的时间，所以建议当做数据成员存储
	};

尾插函数

在上面功能的基础上，我们就可以实现简易的push_back函数了，这里就不再赘述，

void push_back(const T& x)
		{
			//此时我们的最后一个元素是头结点的上一个元素，因为我们是一个双向循环链表,现在head和end都指向哨兵节点
			Node* tail = _head->_prev;
			Node* newnode = new Node(x);
			tail->_next = newnode;
			newnode->_prev = tail;
			newnode->_next = _head;
			_head->_prev = newnode;
			
		}

2.迭代器类的实现

迭代器的分类及实现

list官方库中对迭代器的要求：

对于我们的list中的迭代器来说，我们常见的迭代器的使用需要满足，比如取数据，修改数据等，但是我们的list存储的实际上是一个个结构体，对结构体解引用编译器不认识，并且我们的链表存储并不是顺序表的顺序结构，而是随机存储结构，简单的对于迭代器地址增加并不能找到下一个数据，而且还涉及多种迭代器类型的使用，比如反向迭代器等，所以，list的迭代器需要具备取数据，++或者--自动到目标节点等等的功能，涉及重载函数等功能，因此，为了方便我们的使用，我们便让迭代器自成一个类，采用封装加重载的方式，这样我们就可以创建迭代器对象来更加方便地访问数据成员和其他操作。

为什么不用析构函数和深拷贝？

迭代器本身作为一个链表的访问工具，但是如果写析构函数，在迭代器对象析构时，因为迭代器本身是指向链表节点的一个指针，释放指针必然会导致节点被影响，这是我们不允许的，所以不能写析构函数，采用默认的空操作的析构函数即可。

而对于迭代器的深浅拷贝问题，迭代器本质上是节点的指针，但是并不是迭代器所指向的资源就归迭代器管理，我们只是把迭代器作为遍历和修改的工具，本质上就是让迭代器移动遍历，因此只需要浅拷贝链表节点即可。

为什么能使用前置++就不用后置++？

我们看见上面的前置和后置++的区别在于一个返回本对象，另一个则返回本对象的拷贝，返回对象的拷贝的后置++在返回时返回的是临时对象tmp的拷贝，也就需要再次调用我们自定义的拷贝构造函数，在时间上不如前置++效率高。

怪异的" -> "?地址解引用重载

我们在上面的函数中有这样一个函数重载：

当数据存在自定义对象时，比如我们的数据成员就是一个结构体，我们链表的节点保存的是结构体指针，那么我们如何取获得结构体中的数据成员的值呢，我们需要对迭代器进行解引用操作才能获取具体的元素的值，除了直接用（*it).xx来访问，我们还经常采用一种方式，就是it->xx的方式，上面这个函数就是我们需要采用该解引用方法时所需要重载的->运算符，重载完后即可正常使用地址解引用操作。