深入解析：list的迭代器

news/2025/11/13 21:30:00/文章来源:https://www.cnblogs.com/gccbuaa/p/19219604

1.list介绍

list在stl中是一种相当重点的容器，他的底层逻辑是我们之前的数据结构中的链表，而且这里是一种带头双向循环链表。
在这里插入图片描述
这是较为官方的文档介绍，大致意思就是：

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，在节点中凭借指针指向其前一个元素和后一个元素。
单链表，只能朝前迭代，已让其更便捷高就是list与forward_list非常相似：最主要的不同在forward_list
效。
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。
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点的因素
list的图解：

就是这个图解的部分，故而list的建立可以说，大家大家都非常熟悉，可是list的难点在于他的迭代器实现，所以本章标题也围绕着list的迭代器。

2.list的使用

2.1list的构造

1：list（size_type n,const value_type&val=value_type())
主要用于构造list中囊括的n个值为val的元素。
2：list()构造空list
3：list(const list&x)拷贝构造函数
4：list (InputIterator first, InputIterator last)，用(first,last)区间中的元素构造list

2.2list的iterator的采用

还是那句话，list可以理解为一个指针，指向list中的某个节点。
在这里插入图片描述
注意：
1：begin于end为正向迭代器，对迭代器执行++运行，迭代器向后移动
2：rbegin(end)于rend(beegin)为反向迭代器，对迭代器执行++操控，迭代器向前移动

2.3list的capacity问题

在这里插入图片描述

2.4list的元素管理

1：push_front
2：pop_front
3:push_back;
4:pop_back
5:insert
6;erase
7:swap 用于交换两个list中的元素
8：clear 清空list中的元素
相信有了之前链表的学习，大家都知道，上面的接口都怎么启用，代表什么意思。

3.关于list的迭代器失效

list的迭代器失效情况，较为单一，最常见的就是erase后还访问pos处的位置，这就是完完全全的野指针访问了，一般情况下的erase接口的返回值一般是iterator，返回删除节点下一个节点的指针。

4.list的模拟达成

节点，大家不能对齐，直接利用，要求对list的迭代器单独完成。就是list的模拟建立，同我们之前的双向链表的搭建，一样，不同的是，这里的list是容器，而为了和算法进行配合，就多了一个迭代器，多这个迭代器不要紧，要紧的是这个迭代器全是坑，因为对比vector来说，list的存储形式并不连续，而且存储的

4.1实现list的三个类

list是双向链表，所以实现链表就必须要有节点，然后之前我们提到的迭代器类，以及最后才是我们的list类。
总结：
节点，迭代器，list

4.2list节点类的封装

回顾我们之前自主实现链表的代码，节点的三个成员分别是next，prev，以及最后的data
在这里插入图片描述
有了这个类，大家做许多事情就方便的多，基于后续有list的增删改查，大部分都要创建新节点，有了这个类，我们只用：
Node* newnode=new Node;
这样我们就创建了与新的节点。

4.3list类的完成

因为我们之前说过，list是一种带头双向循环的链表，因此我们的list成员只用封装一个头节点_head即可：
在这里插入图片描述
下面是对头节点的初始化

接下来是实现list的size接口，其实就是寻找有几个节点，因此我们就行利用迭代器的遍历完成。

还有一个非常核心的接口那就是插入接口，相信双向链表的增删改查大家都知道，我这里就不多解释，只提供代码了：
在这里插入图片描述

5.list迭代器类的封装

这里我们提到过list的迭代器是一个重点，它不同于之前的string以及vector，他并不是连续储存的，所以访问它不能直接进行++或–的操作，同时，我们对于迭代器的要求是我们可能用迭代器
iteartor it
来来搭建对list中信息的访问，而不是节点的访问，因此节点的指针就不能用了，综合以上，我们只有对list的节点指针进行再封装，让其单独成为一个类，这时我们才能更好的达成后续的访问。

5.1list迭代器的成员

list迭代器的模拟实现是封装和重载
该节点：就是封装就是让其成为一个单独的类，重载就是当大家访问iterator时，看着是访问节点，实则是访问节点中的数据。因而，我们迭代器类的成员只有一个，那就
在这里插入图片描述

5.2迭代器的重载

5.2.1解引用的重载

我们说了，解引用节点的地址，实则要解引用节点中存储数据的地址，因此，我们的解引用操作要实现，返回节点中的数据。
在这里插入图片描述

5.2.2箭头符号重载

箭头符号于解引用的操作相同，所以我们返回的不是节点的指针，而是节点中资料的指针：
在这里插入图片描述

5.2.3++的重载

我们知道迭代器有一个重点的玩法就是，当我们++时，迭代器就指向了下一个元素，而这里我们的迭代器要构建的就是返回下一个节点的地址，所以其逻辑和链表的遍历差不多：
在这里插入图片描述

5.2.4！=符号的重载

我们使用迭代器进行遍历时，一定有一种使用方法，那就是
while(it!=ls.end());
所以我们就要搭建！=符号的重载。
同样也是比较两个节点的地址，不用比较数据
在这里插入图片描述
注意上面我的注释，带你重温以下类和对象的内容：
因为的it.end()的返回值时iterator的传值返回，所以会生成一个iterator的临时对象，而临时对象具有常性，因此我们这里的形参就必须是const的

5.3const迭代器实现优化

现在大家上面实现了一个普通迭代器的封装重载，不过还有一个重要的迭代器，就是const迭代器要怎么实现呢？或许你会这样想：
typedef const iterator const_iterator
之后重新写一个类，来搭建const迭代器，（注意这里的const迭代器，指的是节点里的数据是const的，而不是节点是const的故而 list const iterator是错误的用法），但是你有没有想到过，我们这两种迭代器的不同，仅仅只是接口返回值的不同，其他的函数体都一样，那为什么我们不套用模板，来搭建不同迭代器的复用呢？是不是一种特别漂亮的做法。
在这里插入图片描述
不同的iterator，这样就通过模板实现了，迭代器的复用。就是我们套用不同的迭代器种类，他就