list源码1(参考STL源码--侯捷):list节点迭代器数据结构

Posted 2021-01-15 ybf-yyj

list概述

list相对于vector复杂得多，list是一个双链表，对于插入元素、删除元素，list都相对比较简单

list节点

template <class T>
struct __list_node{
    typedef void* void_pointer;
    void_pointer prev; //类型为void*，其实也可以设置为__list_node<T>*
    void_pointer next;
    T data;
};

list迭代器

list迭代器必须有能力指向list的节点，并有能力进行正确的递增、递减、取值、成员存取等操作，同时list是双向链表，迭代器必须具备前移、后移的能力，所以list提供的是Bidirectional Iterators。

list有一个重要性质：插入(insert)操作和接合(splice)操作都不会造成原有的list迭代器失效，甚至list的元素删除(erase)操作也只有“指向被删除元素”的那个迭代器失效，其它迭代器失效不受任何影响。

template<class T,class Ref,class Ptr>
struct __list_iterator{
    typedef __list_iterator<T,T&,T*> iterator;
    typedef __list_iterator<T,Ref,Ptr> self;
    
    typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
    typedef T value_type;
    typedef Ptr pointer;
    typedef Ref reference;
    typedef __list_node<T>* link_type;
    typedef size_t size_type;
    typedef ptrdiff_t difference_type;
    
    link_type node; //迭代器内部需要一个普通指针，指向list的节点
    
    //constructor
    __list_iterator(link_type x):node(x){}
    __list_iterator(){}
    __list_iterator(const iterator& x):node(x.node){}
    
    bool operator ==(const self& x)const{return node==x.node;}
    bool operator !=(const self& x)const{return node!=x.node;}
    
    //以下对迭代器取值，取的是节点的数据值
    reference operator->() const{return &(operator*());}
    
    //对迭代器累加
    self& operator++(){
        node=(link_type)((*node).next);
        return *this;
    }
    self operator++(int){
        self tmp=*this;
        ++*this;
        return tmp;
    }
    
    //对迭代器减1
    self& operator--(){
        node=(link_type)((*node).prev);
        return *this;
    }
    self operator--(int){
        self tmp=*this;
        --*this;
        return tmp;
    }
};

list数据结构

list不仅是一个双向链表，而且还是一个环状双向链表，所以它只需要便可以完整表现整个链表：

template <class T,class Alloc=alloc> //缺省使用alloc为适配器
    class list{
    protected:
        typedef __list_node<T> list_node;
    public:
        typedef list_node* link_type;
        
    protected:
        link_type node; //只要一个指针，便可表示整个环装双向链表
        ......
    };

如果让node(如上)指向刻意置于尾端的一个空间节点，node便能符合STL对于“前闭后开”区间的要求，成为last迭代器，如下图，这样以来，以下几个函数可以很好完成：

iterator begin(){return (link_type)((*node).next);}
iterator end(){return node;}
bool empty() const{return node->next==node;}
size_type size() const{
    size_type result=0;
    distance(begin(),end(),result);
    return result;
}
//取头结点的内容
reference front(){return *begin();}
//取尾节点的内容
reference back(){return *(--end());}