初识STL剖析list部分源码
1、STL
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库函数的设计第一位是通用性,模板为其提供了可能;标准模板库中的所有算法和容器都是通过模板实现的。
STL(标准模板库)是 C++最有特色,最实用的部分之一。
STL整个架构模型如下:
2、list(双向循环链表)
调用STL系统的#include,用系统的双向循环链表结构处理:
#include#include //调用系统的list,双向循环链表结构 using namespace std; int main(void){ list
mylist; for(int i = 1; i <= 10; i++){ mylist.push_back(i); //接口,末尾增加 } list ::iterator it = mylist.begin(); //迭代器, while(it != mylist.end()){ cout<<*it<<"-->"; //打印内部数字 ++it; //每次往后移一个 } cout<<"NULL"< 3、list部分源码实现剖析
list模型如下:
阅读其源代码,分析了部分的功能:
#ifndef _LIST_H //条件宏编译,避免重复定义 #define _LIST_H #include//断言引入的头文件 #include //申请空间所引入的头文件 template //此处先不涉及空间置配器 class list{ //list类 public: struct _Node; typedef struct _Node* _Nodeptr; //指向节点的指针类型 struct _Node{ //_Node这个是节点类型 _Nodeptr _Prev; //前驱节点 _Nodeptr _Next; //后继节点 _Ty _Value; //模板数据类型 }; struct _Acc{ //定义_Acc这个类型 typedef struct _Node*& _Nodepref; //指向节点类型指针的引用 typedef _Ty& _Vref; //这个数据类型的引用 static _Nodepref _Next(_Nodeptr _P)//静态方法, 返回值是节点指针的引用 ,参数是指向节点的指针 {return ((_Nodepref)(*_P)._Next);}//:*_P得到这个节点,()强制类型转换的优先级没有.高,所以此时先取_Next,在进行强制类型转换的工作,返回一个指向节点指针的引用。 static _Nodepref _Prev(_Nodeptr _P) {return ((_Nodepref)(*_P)._Prev);} static _Vref _Value(_Nodeptr _P) {return ((_Vref)(*_P)._Value);} }; public: //以下的类型是_A这个类下面的类型,_A这个类在空间置配器中定义 typedef typename _A::value_type value_type; typedef typename _A::pointer_type pointer_type; typedef typename _A::const_pointer_type const_pointer_type; typedef typename _A::reference_type reference_type; typedef typename _A::const_reference_type const_reference_type; typedef typename _A::size_type size_type; //这个类型其实就是size_t private: _Nodeptr _Head; //指向头结点的指针 size_type _Size; //有几个节点个数 }; #endif 以上代码主要是struct _Acc这个类的理解好至关重要!!!
下面就是构造函数和析构函数了
public: explicit list():_Head(_Buynode()),_Size(0) //explicit显示调用此构造函数,给头一个指向,刚开始0个 {} ~list() { //释放空间和空间配置器有关,在现阶段先不关心。 erase(begin(), end()); //调用开始,结束函数释放空间; _Freenode(_Head); //释放头; _Head = 0, _Size = 0; //都赋空; } .................................................. protected: _Nodeptr _Buynode(_Nodeptr _Narg=0, _Nodeptr _Parg=0) // 返回值为节点指针类型,参数都为节点指针类型,传的应该是后继和前驱指针,默认都为0; { _Nodeptr _S = (_Nodeptr)malloc(sizeof(_Node));//申请一个节点空间,把地址给了_S; assert(_S != NULL); //所申请的空间存在的话 _Acc::_Next(_S) = _Narg!=0 ? _Narg : _S; //给新生成的节点的_Next赋值 _Acc::_Prev(_S) = _Parg!=0 ? _Parg : _S; //给新生成的节点的_Prev赋值 return _S; //返回这个新生成节点的地址 } //这个_Buynode函数的意思是:当创建的是第一个节点时,自己一个节点连向自己,构成双向循环链表,其他的情况则是插入到两个节点之间!!! ........................................................接下来写迭代器:
public: class iterator{ //迭代器也是一个类,是list的内部类; public: iterator() {} iterator(_Nodeptr _P):_Ptr(_P) {} public: iterator& operator++(){ // ++it,前++的运算符重载 _Ptr=_Ptr->_Next; //因为是链表结构,内部实现迭代器的++,是进行了++的重载;使其指针的移动到下一个节点; return *this; //返回的是这个节点的引用。 } iterator operator++(int)// it++ { _It it(_Ptr); //先保存原先节点 _Ptr = _Ptr->_Next; //移到下一个节点 return it; //返回原先的; } iterator operator--(int); //类似 iterator& operator--(); reference_type operator*()const //对*的重载 {return _Ptr->_Value;} //返回这个节点的_Value值 pointer_type operator->()const //对->的重载 //{return &_Ptr->_Value;} 自己实现的,->的优先级高于&,所以将_Value的地址返回 {return (&**this);} //系统中的,this是迭代器的地址,*this是迭代器对象,再来一个*时,调用上面的(对*的重载),此时还是返回_Value的地址。 public: bool operator!=(const iterator &it)const //迭代器对象的比较 {return _Ptr!=it._Ptr;} //比的是指向节点的指针; public: _Nodeptr _Mynode()const //得到当前节点的地址; {return _Ptr;} protected: _Nodeptr _Ptr; //迭代器的数据成员是一个指向节点的指针。 }; typedef iterator _It; //_It 就是迭代器类型 public: iterator begin(){return iterator(_Acc::_Next(_Head));} //begin()函数得到头结点的后继(第一个有效节点的地址) iterator begin()const; iterator end(){return iterator(_Head);} //end()函数得到的是头结点(也就是最后一个节点的后继地址); public: //前面的已经讲的很清楚了,后面的都是调用即可; void push_back(const _Ty &x) {insert(end(),x);} void push_front(const _Ty &x) {insert(begin(),x);} public: iterator insert(iterator _P, const _Ty &_X=_Ty()) { _Nodeptr _S = _P._Mynode(); //得到节点地址 _Acc::_Prev(_S) = _Buynode(_S, _Acc::_Prev(_S)); //下面的三句调用前面的函数_Buynode()实现了插入功能; _S = _Acc::_Prev(_S); _Acc::_Next(_Acc::_Prev(_S)) = _S; ++_Size; //个数加1 return iterator(_S); } void insert(iterator _P, size_type _M, const _Ty &_X) //插入个数_M个,以下几个调用前面函数; { for(; 0<_M; --_M) insert(_P,_X); } void insert(iterator _P, const _Ty *_F, const _Ty *_L) //区间的插入 { for(; _F!=_L; ++_F) insert(_P, *_F); } void insert(iterator _P, _It _F, _It _L) //迭代器的插入 { for(; _F!=_L; ++_F) insert(_P, *_F); } /* void push_back(const _Ty &x) //尾随增加最后 { _Nodeptr _S = _Buynode(_Head, _Acc::_Prev(_Head)); //实现插入功能 _Acc::_Value(_S) = x; _Acc::_Next(_Acc::_Prev(_Head)) = _S; _Acc::_Prev(_Head) = _S; _Size++; //最后加1 } iterator erase(iterator _P)// 删除空间 { _Nodeptr _S = (_P++)._Mynode(); _Acc::_Next(_Acc::_Prev(_S)) = _Acc::_Next(_S); _Acc::_Prev(_Acc::_Next(_S)) = _Acc::_Prev(_S); --_Size; //个数减少1个 return _P; } iterator erase(iterator _F, iterator _L) //调用函数,删除区间 { while(_F != _L) erase(_F++); return _F; } void clear() //清除所有空间 {erase(begin(), end());} #endif4、总结:
(1)、迭代器的本质有了了解,是一个内部类,它将是一个对象,内部数据成员是一个指向节点的指针;
(2)、迭代器对->的重载返回的是节点内部数据的地址,而不是节点的地址;
(3)、迭代器对每种数据结构的实现均不相同,(Stack, queue, list...........)
(4)、空间配置器:对所有的数据结构而言,只有一份,
作用:申请,释放空间,构造,析构对象;
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