SGI STL值List

1.概述

List使用一个doubly linked list（双向对列）来保存元素，相较于Vector的线性空间，List就显的复杂的多，它的好处是每次插入或删除一个元素，就配置或释放一个元素空间。对于任何位置的元素的插入或删除，List永远是常数时间。

2.list的节点

list自己和list节点是不一样的结构，须要分开设计。如下是STL list的节点(node)结构：

template <class T>
struct __list_node{
   typedef void* void_pointer;
   void_pointer prev;
   void_pointer next;
   T data;
 }

3.list的迭代器

因为STL List是一个双向链表，迭代器必须具有前移、后移的能力，因此list提供的是Bidirectional Iterators
list 有一个重要的性质：插入操做（insert）和接合操做（splice）都不会形成原有list迭代器失效。这在vector是不成立的，由于vector的插入操做可能会形成空间的从新配置，致使原有迭代器的所有失效。甚至list的删除（erase）操做也只有“指向被删除元素”的那个迭代器失效，其余迭代器不收任何影响。

如下是list迭代器的设计：（只列出部分）

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 bidirectioanal_iterator_tag iterator_category;
    typedef T value_type;
    typedef Ptr pointer;
    typedef Ref referrence;
    typedef __list_node<T>* link_type;
    typedef size_t size_type;
    typedef ptrdiff_t difference_type;
    
    link_type node;
    
    __list_iterator(link_type x):node(x);
    __list_iterator(){}
    __list_iterator(const iterator& x):node（x.node）{}
    
    self& operator++()
       {
        node=(link_type)((*node).next);
       return *this;
    }
    
    self operator++(int)
    {
        self tmp=*this;
       ++*this;
       return tmp;
     }
    
    self& operator--()
    {
        node=(link_type)((*node).prev);
       return *this;
    }
    
    self operator--(int)
   {
        self tmp=*this;
       --*this;
       return tmp;
    }
 }

4.list的数据结构

SGI list 不只是一个双向链表，并且仍是一个环装双向链表。因此它只须要一个指针，即可以完整表现整个链表：

template <class T,class alloc=Alloc>
class list{
protected:
    typedef list_node<T> node;
public:
    typedef list_node* link_type;
protected:
    link_type node;
}

iterator begin(){ return (link_type)((node*).next);}  //return link_type，使用iterator(link_type)构造函数返回一个iterator；
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;
 }
 
 reference front() {return *begin()}
 reference back() {return *(--end())}

5.list的构造与内存管理

list缺省使用alloc做为空间配置器，并据此另外定义了一个list_node_allocator.

template <class T,class Alloc=alloc>
class list{
protected:
    typedef __list_node<T> list_node;
   typedef simple_alloc<list_node,Alloc> list_node_allocator;
 }

list_node_allocator(n)表示配置n个节点空间。如下四个函数分别用来配置、释放、构造、销毁一个节点：

protected:
    //配置一个节点并传回
    link_type get_node() {return list_node_allocator::allocate();}
   //释放一个节点
   void put_node(lingk_type p){ list_node_allocator::deallocate();}
   
   //产生（配置并构造）一个节点，带有元素值
   link_type create_node(const T& x){
          link_type p=get_node();
       construct(&p->data,x);
       retrurn p;
   }
   
   //销毁（析构并释放）一个节点
   void destroy_node(link_type p){
           destory(&p->data);
       put_data(p);
    }
 
public:
    list(){ empty_initialize(); }
protected:
    void empty_initialize(){
         node=get_node();
       node_next=node;
       node_prev=node;
    }
    
    void push_back(const T&) {insert(end(),x);}
    
    iterator insert(iterator position,const T& x){
        link_type tmp=create_node(x);//产生一个节点;
       tmp->next=position.node;
       tmp->prev=position.node->prev;
       (link_type(psition.node->prev))->next=tmp;
       postion.node->prev=tmp;
       return tmp;
    }

6.list的元素操做

void push_back(const T& x){insert(end(),x);}
void psuh_pront(const T& x){insert(begin(),x);}

//移除迭代器position所指节点
iterator erase(iterator position){
    link_type next_node=link_type(position.node->next);
   link_type prev_node=link_type(position.node->prev);
   prev_node->next=next_node;
   next_node->prev=prev_node;
   destroy_node(position.node);
   return iterator(next_node);
}

//移除头结点
void pop_front()    { erase(begin());}
//移除尾节点
void pop_back(){
    iterator tmp=end();
   erase(--tmp);
 }
 
//清除全部节点（整个链表）
template<class T,class Alloc>
void list<T,Alloc>::clear(){
    link_type cur=(link_type)node->next;
   while(cur!=node){
       link_type tmp=cur;
       cur=(link_type)cur->next;
       destroy(tmp);
   }
   node->next=node;
   node->prev=node;
}

//将数值为value的全部元素移除
template <class T,class Alloc>
void list<T,Alloc>::remove(const T& value){
    iterator first=begin();
   iterator last=end();
   while(first!=last){
           iterator next = first;
       ++next;
       if(*first==next) erase(first);
       first=next;
   }
 }

//移除数值相同的连续元素
template <class T,class Alloc>
void list<T,Alloc>::unique(){
    iterator first=begin();
    iterator last=end();
    if(first == last) return;
    iterator next=first;
    while(++next != last){
        if(*first == *next)
              erase(next);
       else
               first=next;
       next=first;
    }
 }