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注意 ： 以下所有文档都来源此网站 ： http://cplusplus.com/

一、vector的介绍及使用

list文档的介绍：https://cplusplus.com/reference/list/list/

1. vector 的介绍

1. 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。

2. 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。

3. list与forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效。

4. 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。

5. 与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list的第6个元素，必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间开销；list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这可能是一个重要的因素)

二、list 常用接口说明

    1. list 的构造

    2. list 迭代器的使用

        迭代器可以理解为像指针一样，但可能是指针可能不是。

        （1） begin、end 是正向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向后移动

        （2）rbegin(end)与rend(begin)为反向迭代器，对迭代器执行++操作，迭代器向前移动 

    3. list capacity

    4. list element access

    5. list modifiers

三、常用接口的使用

        这里就简单使用一下，与前面的 vector string 的使用接口差别不大，这也就是 C++ 的封装的体现，底层都不一样，但是上层来看都是一样！

#include <iostream>
using namespace std;
#include <list>
#include <vector>


// list的构造
void TestList1()
{
    list<int> l1;                         // 构造空的l1
    list<int> l2(4, 100);                 // l2中放4个值为100的元素
    list<int> l3(l2.begin(), l2.end());  // 用l2的[begin(), end()）左闭右开的区间构造l3
    list<int> l4(l3);                    // 用l3拷贝构造l4

    // 以数组为迭代器区间构造l5
    int array[] = { 16,2,77,29 };
    list<int> l5(array, array + sizeof(array) / sizeof(int));

    // 列表格式初始化C++11
    list<int> l6{ 1,2,3,4,5 };

    // 用迭代器方式打印l5中的元素
    list<int>::iterator it = l5.begin();
    while (it != l5.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }       
    cout << endl;

    // C++11范围for的方式遍历
    for (auto& e : l5)
        cout << e << " ";

    cout << endl;
}


// list迭代器的使用
// 注意：遍历链表只能用迭代器和范围for
void PrintList(const list<int>& l)
{
    // 注意这里调用的是list的 begin() const，返回list的const_iterator对象
    for (list<int>::const_iterator it = l.begin(); it != l.end(); ++it)
    {
        cout << *it << " ";
        // *it = 10; 编译不通过
    }

    cout << endl;
}

void TestList2()
{
    int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
    list<int> l(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
    // 使用正向迭代器正向list中的元素
    // list<int>::iterator it = l.begin();   // C++98中语法
    auto it = l.begin();                     // C++11之后推荐写法
    while (it != l.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;

    // 使用反向迭代器逆向打印list中的元素
    // list<int>::reverse_iterator rit = l.rbegin();
    auto rit = l.rbegin();
    while (rit != l.rend())
    {
        cout << *rit << " ";
        ++rit;
    }
    cout << endl;
}



// list插入和删除
// push_back/pop_back/push_front/pop_front
void TestList3()
{
    int array[] = { 1, 2, 3 };
    list<int> L(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));

    // 在list的尾部插入4，头部插入0
    L.push_back(4);
    L.push_front(0);
    PrintList(L);

    // 删除list尾部节点和头部节点
    L.pop_back();
    L.pop_front();
    PrintList(L);
}

// insert /erase 
void TestList4()
{
    int array1[] = { 1, 2, 3 };
    list<int> L(array1, array1 + sizeof(array1) / sizeof(array1[0]));

    // 获取链表中第二个节点
    auto pos = ++L.begin();
    cout << *pos << endl;

    // 在pos前插入值为4的元素
    L.insert(pos, 4);
    PrintList(L);

    // 在pos前插入5个值为5的元素
    L.insert(pos, 5, 5);
    PrintList(L);

    // 在pos前插入[v.begin(), v.end)区间中的元素
    vector<int> v{ 7, 8, 9 };
    L.insert(pos, v.begin(), v.end());
    PrintList(L);

    // 删除pos位置上的元素
    L.erase(pos);
    PrintList(L);

    // 删除list中[begin, end)区间中的元素，即删除list中的所有元素
    L.erase(L.begin(), L.end());
    PrintList(L);
}

// resize/swap/clear
void TestList5()
{
    // 用数组来构造list
    int array1[] = { 1, 2, 3 };
    list<int> l1(array1, array1 + sizeof(array1) / sizeof(array1[0]));
    PrintList(l1);

    // 交换l1和l2中的元素
    list<int> l2;
    l1.swap(l2);
    PrintList(l1);
    PrintList(l2);

    // 将l2中的元素清空
    l2.clear();
    cout << l2.size() << endl;
}

四、 模拟实现 list

        下面就来模拟实现一下 list，还是与以往一样建两个文件

        一个负责测试所模拟实现的接口文件（Test.cpp），一个负责实现接口的文件（list.hpp）

          1. 下面是负责测试所模拟实现的接口 Test.cpp文件的代码：

	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>::iterator it = lt.begin();
		while (it != lt.end())
		{
			cout << *it << " ";
			it++;
		}
		cout << endl;

		it = lt.begin();
		while (it != lt.end())
		{
			*it *= 2;
			cout << *it << " ";
			it++;
		}
		cout << endl;

		for (auto& e : lt)
		{
			cout << e*2 << " ";
		}
		cout << endl;
	}

	void Test_list2()
	{
		//std::list<int> lt;
		list<int> lt;
		lt.push_back(1);
		lt.push_back(2);
		lt.push_back(3);
		lt.push_back(4);
		lt.push_back(5);


		auto pos = std::find(lt.begin(), lt.end(), 4);
		if (pos != lt.end())
		{
			lt.insert(pos, 55);

			//*pos *= 2;
		}
		cout << *pos << endl;

		list<int>::iterator it = lt.begin();
		while (it != lt.end())
		{
			cout << *it << " ";
			it++;
		}
		cout << endl;
	}


	void Test_list3()
	{
		//std::list<int> lt;
		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>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
		while (rit != lt.rend())
		{
			cout << *rit << " ";
			rit++;
		}
		cout << endl;

	}


	void Test_list()
	{
		//std::list<int> lt;
		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>::reverse_iterator rit = lt.rbegin();
		while (rit != lt.rend())
		{
			cout << *rit << " ";
			rit++;
		}
		cout << endl;

		auto pos = find(lt.begin(), lt.end(), 4);
		if (pos != lt.end())
		{
			pos = lt.insert(pos, 22);
			cout << *pos << endl;
		}
		
		list<int>::iterator it = lt.begin();
		while (it != lt.end())
		{
			cout << *it << " ";
			it++;
		}
		cout << endl;

		auto ret = find(lt.begin(), lt.end(), 4);
		if (ret != lt.end())
		{
			lt.erase(ret);
		}

		it = lt.begin();
		while (it != lt.end())
		{
			cout << *it << " ";
			it++;
		}
		cout << endl;
	}


}

          2. 下面是负责实现接口的文件 list.hpp 文件的代码:

#pragma once
#include <iostream>
#include <list>
#include <assert.h>
#include <algorithm>

#include "reverse_iterator.hpp"

using namespace std;

namespace HK
{
	template <class T>
	class list_node
	{
	public:
		T _data;
		list_node<T>* _next;
		list_node<T>* _prev;

		list_node(const T& x = T())
			:_data(x)
			,_next(nullptr)
			,_prev(nullptr)
		{}
	};

	template <class T, class Ref, class Ptr>
	class __list_iterator
	{
	public:
		typedef list_node<T> Node;
		typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> iterator;

		typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
		typedef T value_type;
		typedef Ptr pointer;
		typedef Ref reference;
		typedef ptrdiff_t difference_type;

		__list_iterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}
		
		bool operator!=(const iterator& it) const
		{
			return this->_node != it._node;
		}

		bool operator==(const iterator& it) const
		{
			return this->_node == it._node;
		}

		// 解引用 取数据
		//T& operator*()
		Ref operator*()
		{
			return this->_node->_data;
		}

		// 
		//T* operator->()
		Ptr operator->()
		{
			return &(this->operator*());
		}

		// 前置++
		iterator& operator++()
		{
			this->_node = this->_node->_next;

			return *this;
		}

		// 后置++
		iterator& operator++(int)
		{
			iterator ret(*this);

			this->_node = this->_node->_next;

			return ret;
		}


		// 前置--
		iterator& operator--()
		{
			this->_node = this->_node->_prev;

			return *this;
		}

		// 后置--
		iterator& operator--(int)
		{
			iterator ret(*this);

			this->_node = this->_node->_prev;

			return ret;
		}

	//private:
		Node* _node;
	};

	template <class T>
	class list
	{
		typedef list_node<T> Node;
	public:
		typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;

		typedef __reverse_iterator<iterator, T&, T*> reverse_iterator;
		typedef __reverse_iterator<const_iterator, const T&, const T*> const_reverse_iterator;


		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);
		} 

		const_reverse_iterator rbegin() const
		{
			return const_reverse_iterator(end());
		}

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

		reverse_iterator rbegin() 
		{
			return reverse_iterator(end());
		}

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

		list()
		{
			_head = new Node;
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		}

		void push_back(const T& x)
		{
			//Node* cur = _head->_prev;
			//Node* newnode = new Node(x);
			//
			//_head->_prev = newnode;
			//newnode->_next = _head;
			//
			//newnode->_prev = cur;
			//cur->_next = newnode;

			insert(end(), x);
		}

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

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

			Node* newnode = new Node(x);

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

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

			return iterator(newnode);
		}

		void pop_back()
		{
			erase(--end());
		}

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

		//iterator erase(iterator pos)
		//{
		//	// 不能删头
		//	assert(pos != end());
		//	
		//	Node* cur = pos._node;
		//	Node* prev = cur->_prev;
		//	Node* next = cur->_next;

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

		//	delete cur;

		//	return iterator(next);
		//}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos != end());

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

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

			return iterator(next);
		}

	private:
		Node* _head;
	};