(C++ STL)list类的简单模拟实现与源码展示

2024-09-04 00:12
文章标签 简单 c++ 实现 源码 模拟 展示 list stl

本文主要是介绍(C++ STL)list类的简单模拟实现与源码展示，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

list类的简单模拟实现

  • 一、前言
  • 二、ListNode 单个节点的成员变量
  • 三、ListIterator 迭代器
  • 四、ReverseListIterator 迭代器
  • 五、list 的成员变量与初始化
  • 六、list 部分函数实现
    • insert
    • erase
  • 七、list 源代码

以下代码环境为 VS2022 C++。

一、前言

list类 本质上是数据结构中的双向带头链表。（可参考：双向链表的讲解与实现）

不过要注意的是，list类 的本身并不支持随机访问，迭代器要求的前后 ++、-- 也不支持，导致这个重担交给了 list 的迭代器，使得它迭代器的设计要比 vector、string 的复杂不少。

接下来我们来简单实现 list类 和 部分对应函数。

参考：legacy.cplusplus.com中的 std::list

二、ListNode 单个节点的成员变量

在 list.hpp 中：

namespace my
{// List的节点类template<class T>struct ListNode{ListNode(const T& val = T()):_val(val),_pPrev(nullptr),_pNext(nullptr){;}ListNode<T>* _pPrev;	// 前一个节点地址ListNode<T>* _pNext;	// 后一个节点地址T _val;};
}

将 list 的节点单独封装为一个类，便于后续组合操作。

三、ListIterator 迭代器

在 namespace my 中：

    //List的迭代器类template<class T, class Ref, class Ptr>struct ListIterator{typedef ListNode<T> Node;typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;typedef Ref reference;typedef Ptr pointer;ListIterator(Node* pNode = nullptr):_pNode(pNode){;}ListIterator(const Self& listIter):_pNode(listIter._pNode){;}reference operator*(){return _pNode->_val;}reference operator*() const{return _pNode->_val;}pointer operator->(){return &_pNode->_val;}pointer operator->() const{return &_pNode->_val;}Self& operator++(){_pNode = _pNode->_pNext;return *this;}Self operator++(int){Self temp = _pNode;_pNode = _pNode->_pNext;return temp;}Self& operator--(){_pNode = _pNode->_pPrev;return *this;}Self operator--(int){Self temp = _pNode;_pNode = _pNode->_pPrev;return temp;}bool operator!=(const Self& listIter) const{return _pNode->_val != listIter._pNode->_val;}bool operator==(const Self& listIter) const{return _pNode->_val == listIter._pNode->_val;}Node* _pNode;};

ListIterator 设计了三个模版关键字，class T, class Ref, class Ptr，这是考虑到 const_iterator 的返回类型。

例如：当返回 operator*() 的返回值时，使用 iterator 返回的是 T 的 引用，也就是 T&，
但使用 const_iterator 返回的是 const T&，两者只差一个 const 权限。pointer、Self 同理。

当然，也可以选择重新设计一个 const_iterator类，这里只是用模版减少了工作量。

四、ReverseListIterator 迭代器

在 namespace my 中：

    // 反向迭代器template<class Iter>struct ReverseListIterator{typedef ReverseListIterator<Iter> Self;typedef typename Iter::reference reference;typedef typename Iter::pointer pointer;ReverseListIterator(const Iter& it = Iter()):_it(it){;}ReverseListIterator(const Self& listIter):_it(listIter._it){;}reference operator*(){return *_it;}reference operator*() const{return *_it;}pointer operator->(){return _it->_val;}pointer operator->() const{return _it->_val;}Self& operator++(){--_it;return *this;}Self operator++(int){Self temp = *this;--_it;return temp;}Self& operator--(){++_it;return *this;}Self operator--(int){Self temp = *this;++_it;return temp;}bool operator!=(const Self& listIter) const{return (*_it) != (*listIter._it);}bool operator==(const Self& listIter) const{return (*_it) == (*listIter._it);}Iter _it;};

反向迭代器组合了 ListIterator类，毕竟 iterator 的 + + 等价 reverse_iterator 的 - -，而它的 - - 等价 reverse_iterator 的 + +。

五、list 的成员变量与初始化

在 namespace my 中：

    template<class T>class list{public:typedef ListNode<T>* PNode;typedef ListNode<T> Node;typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;typedef ListIterator<T, const T&, const T&> const_iterator;typedef ReverseListIterator<iterator> reverse_iterator;typedef ReverseListIterator<const_iterator> const_reverse_iterator;private:PNode CreateNode(const T& value = T()){return new Node(value);}PNode CreateHead(){PNode temp = CreateNode();temp->_pNext = temp;temp->_pPrev = temp;return temp;}PNode _pHead = CreateHead();	// 走初始化列表时会执行size_t _size;};

考虑到 list类 必须要带头，这里直接声明在初始化时候带头，方便后续操作。

六、list 部分函数实现

insert

这里只实现一个。

参考：std::list::insert

在 list.hpp 中：

template<typename T>
typename my::list<T>::iterator my::list<T>::insert(my::list<T>::iterator pos, const T& val)
{PNode cur = pos._pNode;PNode prev = pos._pNode->_pPrev;PNode newNode = CreateNode(val);newNode->_pPrev = prev;newNode->_pNext = cur;prev->_pNext = newNode;cur->_pPrev = newNode;++_size;return newNode;
}

erase

参考：std::list::erase

这里只实现一个。

在 list.hpp 中：

template<typename T>
typename my::list<T>::iterator my::list<T>::erase(my::list<T>::iterator pos)
{PNode cur = pos._pNode;PNode prev = cur->_pPrev;PNode next = cur->_pNext;prev->_pNext = next;next->_pPrev = prev;--_size;delete cur;pos = nullptr;return next;
}

其他实现了的函数不是复用就是代码量小，就不单独拎出来介绍了。

七、list 源代码

#pragma once#include<iostream>namespace my
{// List的节点类template<class T>struct ListNode{ListNode(const T& val = T()):_val(val),_pPrev(nullptr),_pNext(nullptr){;}ListNode<T>* _pPrev;	// 前一个节点地址ListNode<T>* _pNext;	// 后一个节点地址T _val;};//List的迭代器类template<class T, class Ref, class Ptr>struct ListIterator{typedef ListNode<T> Node;typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;typedef Ref reference;typedef Ptr pointer;ListIterator(Node* pNode = nullptr):_pNode(pNode){;}ListIterator(const Self& listIter):_pNode(listIter._pNode){;}reference operator*(){return _pNode->_val;}reference operator*() const{return _pNode->_val;}pointer operator->(){return &_pNode->_val;}pointer operator->() const{return &_pNode->_val;}Self& operator++(){_pNode = _pNode->_pNext;return *this;}Self operator++(int){Self temp = _pNode;_pNode = _pNode->_pNext;return temp;}Self& operator--(){_pNode = _pNode->_pPrev;return *this;}Self operator--(int){Self temp = _pNode;_pNode = _pNode->_pPrev;return temp;}bool operator!=(const Self& listIter) const{return _pNode->_val != listIter._pNode->_val;}bool operator==(const Self& listIter) const{return _pNode->_val == listIter._pNode->_val;}Node* _pNode;};// 反向迭代器template<class Iter>struct ReverseListIterator{typedef ReverseListIterator<Iter> Self;typedef typename Iter::reference reference;typedef typename Iter::pointer pointer;ReverseListIterator(const Iter& it = Iter()):_it(it){;}ReverseListIterator(const Self& listIter):_it(listIter._it){;}reference operator*(){return *_it;}reference operator*() const{return *_it;}pointer operator->(){return _it->_val;}pointer operator->() const{return _it->_val;}Self& operator++(){--_it;return *this;}Self operator++(int){Self temp = *this;--_it;return temp;}Self& operator--(){++_it;return *this;}Self operator--(int){Self temp = *this;++_it;return temp;}bool operator!=(const Self& listIter) const{return (*_it) != (*listIter._it);}bool operator==(const Self& listIter) const{return (*_it) == (*listIter._it);}Iter _it;};//list类template<class T>class list{public:typedef ListNode<T>* PNode;typedef ListNode<T> Node;typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;typedef ListIterator<T, const T&, const T&> const_iterator;typedef ReverseListIterator<iterator> reverse_iterator;typedef ReverseListIterator<const_iterator> const_reverse_iterator;public://-----------------------------------------------list(){;}list(int n, const T& value = T()){for (int i = 0; i < n; ++i){push_back(value);}}list(std::initializer_list<T> il){for (const auto& e : il){push_back(e);}}template <class Iterator>list(Iterator first, Iterator last){while (first != last){push_back(*first);++first;}}list(const list<T>& list1){for (auto& e : list1){push_back(e);}}static void swap(list<T> list1, list<T> list2){std::swap(list1._pHead, list2._pHead);std::swap(list1._size, list2._size);}list<T>& operator=(list<T> list1){swap(*this, list1);return *this;}~list(){clear();delete _pHead;_pHead = nullptr;}//-----------------------------------------------iterator begin(){return _pHead->_pNext;}iterator end(){return _pHead;}const_iterator begin() const{return _pHead->_pNext;}const_iterator end() const{return _pHead;}reverse_iterator rbegin(){return iterator(_pHead->_pPrev);}reverse_iterator rend(){return iterator(_pHead);}const_reverse_iterator rbegin() const{return const_iterator(_pHead->_pPrev);}const_reverse_iterator rend() const{return const_iterator(_pHead);}//-----------------------------------------------size_t size() const{return _size;}bool empty() const{return _size == 0;}//-----------------------------------------------T& front(){return _pHead->_pNext;}const T& front()const{return _pHead->_pNext;}T& back(){return _pHead->_pPrve;}const T& back() const{return _pHead->_pPrve;}//-----------------------------------------------void push_back(const T& val){insert(end(), val);}void pop_back(){erase(--end());}void push_front(const T& val){insert(begin(), val);}void pop_front(){erase(begin());}iterator insert(iterator pos, const T& val);iterator erase(iterator pos);void clear(){iterator it = begin();while (it != end()){it = erase(it);}}private:PNode CreateNode(const T& value = T()){return new Node(value);}PNode CreateHead(){PNode temp = CreateNode();temp->_pNext = temp;temp->_pPrev = temp;return temp;}PNode _pHead = CreateHead();size_t _size;};
};template<typename T>
typename my::list<T>::iterator my::list<T>::insert(my::list<T>::iterator pos, const T& val)
{PNode cur = pos._pNode;PNode prev = pos._pNode->_pPrev;PNode newNode = CreateNode(val);newNode->_pPrev = prev;newNode->_pNext = cur;prev->_pNext = newNode;cur->_pPrev = newNode;++_size;return newNode;
}template<typename T>
typename my::list<T>::iterator my::list<T>::erase(my::list<T>::iterator pos)
{PNode cur = pos._pNode;PNode prev = cur->_pPrev;PNode next = cur->_pNext;prev->_pNext = next;next->_pPrev = prev;--_size;delete cur;pos = nullptr;return next;
}

这篇关于(C++ STL)list类的简单模拟实现与源码展示的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1134448。

相关文章

Java实现字节字符转bcd编码

Java实现字节字符转bcd编码

《Java实现字节字符转bcd编码》BCD是一种将十进制数字编码为二进制的表示方式,常用于数字显示和存储,本文将介绍如何在Java中实现字节字符转BCD码的过程,需要的小伙伴可以了解下... 目录前言BCD码是什么Java实现字节转bcd编码方法补充总结前言BCD码（Binary-Coded Decima
阅读更多...
SpringBoot全局域名替换的实现

SpringBoot全局域名替换的实现

《SpringBoot全局域名替换的实现》本文主要介绍了SpringBoot全局域名替换的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一... 目录 项目结构⚙️ 配置文件application.yml️ 配置类AppProperties.Ja
阅读更多...
Python实现批量CSV转Excel的高性能处理方案

Python实现批量CSV转Excel的高性能处理方案

《Python实现批量CSV转Excel的高性能处理方案》在日常办公中,我们经常需要将CSV格式的数据转换为Excel文件,本文将介绍一个基于Python的高性能解决方案,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一... 目录一、场景需求二、技术方案三、核心代码四、批量处理方案五、性能优化六、使用示例完整代码七、小结一、
阅读更多...
Java实现将HTML文件与字符串转换为图片

Java实现将HTML文件与字符串转换为图片

《Java实现将HTML文件与字符串转换为图片》在Java开发中,我们经常会遇到将HTML内容转换为图片的需求,本文小编就来和大家详细讲讲如何使用FreeSpire.DocforJava库来实现这一功... 目录前言核心实现：html 转图片完整代码场景 1：转换本地 HTML 文件为图片场景 2：转换 H
阅读更多...
C++统计函数执行时间的最佳实践

C++统计函数执行时间的最佳实践

《C++统计函数执行时间的最佳实践》在软件开发过程中,性能分析是优化程序的重要环节,了解函数的执行时间分布对于识别性能瓶颈至关重要,本文将分享一个C++函数执行时间统计工具,希望对大家有所帮助... 目录前言工具特性核心设计1. 数据结构设计2. 单例模式管理器3. RAII自动计时使用方法基本用法高级用法
阅读更多...
C#使用Spire.Doc for .NET实现HTML转Word的高效方案

C#使用Spire.Doc for .NET实现HTML转Word的高效方案

《C#使用Spire.Docfor.NET实现HTML转Word的高效方案》在Web开发中,HTML内容的生成与处理是高频需求,然而,当用户需要将HTML页面或动态生成的HTML字符串转换为Wor... 目录引言一、html转Word的典型场景与挑战二、用 Spire.Doc 实现 HTML 转 Word1
阅读更多...
C#实现一键批量合并PDF文档

C#实现一键批量合并PDF文档

《C#实现一键批量合并PDF文档》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用C#实现一键批量合并PDF文档功能,文中的示例代码简洁易懂,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录前言效果展示功能实现1、添加文件2、文件分组（书签）3、定义页码范围4、自定义显示5、定义页面尺寸6、PDF批量合并7、其他方法
阅读更多...
SpringBoot实现不同接口指定上传文件大小的具体步骤

SpringBoot实现不同接口指定上传文件大小的具体步骤

《SpringBoot实现不同接口指定上传文件大小的具体步骤》：本文主要介绍在SpringBoot中通过自定义注解、AOP拦截和配置文件实现不同接口上传文件大小限制的方法,强调需设置全局阈值远大于... 目录一  springboot实现不同接口指定文件大小1.1 思路说明1.2 工程启动说明二 具体实施2
阅读更多...
Python实现精确小数计算的完全指南

Python实现精确小数计算的完全指南

《Python实现精确小数计算的完全指南》在金融计算、科学实验和工程领域,浮点数精度问题一直是开发者面临的重大挑战,本文将深入解析Python精确小数计算技术体系,感兴趣的小伙伴可以了解一下... 目录引言：小数精度问题的核心挑战一、浮点数精度问题分析1.1 浮点数精度陷阱1.2 浮点数误差来源二、基础解决
阅读更多...
Java实现在Word文档中添加文本水印和图片水印的操作指南

Java实现在Word文档中添加文本水印和图片水印的操作指南

《Java实现在Word文档中添加文本水印和图片水印的操作指南》在当今数字时代,文档的自动化处理与安全防护变得尤为重要,无论是为了保护版权、推广品牌,还是为了在文档中加入特定的标识,为Word文档添加... 目录引言Spire.Doc for Java：高效Word文档处理的利器代码实战：使用Java为Wo
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2