STL源码剖析——序列容器之list
2014-09-17 19:09
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前言
在SGI STL中，list容器是一个循环的双向链表，它的内存空间效率较前文介绍的vector容器高。因为vector容器的内存空间是连续存储的，且在分配内存空间时，会分配额外的可用空间；而list容器的内存空间不一定是连续存储，内存之间是采用迭代器或节点指针进行连接，并且在插入或删除数据节点时，就配置或释放一个数据节点，并不会分配额外的内存空间，这两个操作过程都是常数时间。与vector容器不同的是，list容器在进行插入操作或拼接操作时，迭代器并不会失效；且不能以普通指针作为迭代器，因为普通指针的+或-操作只能指向连续空间的后移地址或前移个地址，不能保证指向list的下一个节点，迭代器必须是双向迭代器，因为list容器具备有前移和后移的能力。
注：本文所列的源码出自SGI STL中的文件<stl_list.h>，对于list容器类的详细信息也可以查看《list容器库》和《MSDN的list类》
list容器
list节点和list数据结构
在list容器中，list本身和list节点是分开设计的，list节点结构是存储数据和指向相邻节点的指针；如下源码所示：//以下是list链表节点的数据结构
struct _List_node_base {
_List_node_base* _M_next;//指向直接后继节点
_List_node_base* _M_prev;//指向直接前驱节点
};
template <class _Tp>
struct _List_node : public _List_node_base {
_Tp _M_data;//节点存储的数据
}; list本身的数据结构是只有一个指向链表节点的指针，因为list容器是循环双向链表，则足够遍历整个链表；如下源码所示：//以下是双向链表list类的定义，分配器_Alloc默认为第二级配置器
template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class list : protected _List_base<_Tp, _Alloc> {
...
public:
typedef _List_node<_Tp> _Node;
protected:
//定义指向链表节点指针
_List_node<_Tp>* _M_node;
...
}; 下面给出list节点和list本身的数据结构图：
list容器的迭代器
list容器的内存空间存储不一定是连续的，则不能用普通指针做为迭代器；list容器的迭代器是双向迭代器，这也是导致list容器的排序成员函数sort()不能使用STL算法中的排序函数，因为STL中的排序算法接受的迭代器是随机访问迭代器；list容器在进行插入和拼接操作时迭代器不会失效；以下是源码对迭代器的定义：//以下是链表List_iterator_base的迭代器
struct _List_iterator_base {
//数据类型
typedef size_t size_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
//list迭代器的类型是双向迭代器bidirectional_iterator
typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
//定义指向链表节点的指针
_List_node_base* _M_node;
//构造函数
_List_iterator_base(_List_node_base* __x) : _M_node(__x) {}
_List_iterator_base() {}
//更新节点指针，指向直接前驱或直接后继节点
void _M_incr() { _M_node = _M_node->_M_next; }
void _M_decr() { _M_node = _M_node->_M_prev; }
//操作符重载
bool operator==(const _List_iterator_base& __x) const {
return _M_node == __x._M_node;
}
bool operator!=(const _List_iterator_base& __x) const {
return _M_node != __x._M_node;
}
};
//以下是链表List_iterator的迭代器
template<class _Tp, class _Ref, class _Ptr>
struct _List_iterator : public _List_iterator_base {
typedef _List_iterator<_Tp,_Tp&,_Tp*> iterator;
typedef _List_iterator<_Tp,const _Tp&,const _Tp*> const_iterator;
typedef _List_iterator<_Tp,_Ref,_Ptr> _Self;
typedef _Tp value_type;
typedef _Ptr pointer;
typedef _Ref reference;
typedef _List_node<_Tp> _Node;
//构造函数
_List_iterator(_Node* __x) : _List_iterator_base(__x) {}
_List_iterator() {}
_List_iterator(const iterator& __x) : _List_iterator_base(__x._M_node) {}
//以下都是基本操作符的重载,取出节点数据
reference operator*() const { return ((_Node*) _M_node)->_M_data; }
#ifndef __SGI_STL_NO_ARROW_OPERATOR
pointer operator->() const { return &(operator*()); }
#endif /* __SGI_STL_NO_ARROW_OPERATOR */
_Self& operator++() {
this->_M_incr();
return *this;
}
_Self operator++(int) {
_Self __tmp = *this;
this->_M_incr();
return __tmp;
}
_Self& operator--() {
this->_M_decr();
return *this;
}
_Self operator--(int) {
_Self __tmp = *this;
this->_M_decr();
return __tmp;
}
};
#ifndef __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION
//返回迭代器的类型
inline bidirectional_iterator_tag
iterator_category(const _List_iterator_base&)
{
return bidirectional_iterator_tag();
}
template <class _Tp, class _Ref, class _Ptr>
inline _Tp*
value_type(const _List_iterator<_Tp, _Ref, _Ptr>&)
{
return 0;
}
inline ptrdiff_t*
distance_type(const _List_iterator_base&)
{
return 0;
}
#endif /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */list容器的构造函数和析构函数
这里把list容器的构造函数列出来讲解，使我们对list容器的构造函数进行全面的了解，以便我们对其使用。在以下源码的前面我会总结出list容器的构造函数及其使用方法。//以下是双向链表list类的定义，分配器_Alloc默认为第二级配置器
template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class list : protected _List_base<_Tp, _Alloc> {
...
public:
//**********************************************************************
/***********************以下是构造函数**********************************
//*******************默认构造函数***************************************
explicit list( const Allocator& alloc = Allocator() );
//**********************具有初值和大小的构造函数************************
explicit list( size_type count,
const T& value = T(),
const Allocator& alloc = Allocator());
list( size_type count,
const T& value,
const Allocator& alloc = Allocator());
//**************只有大小的构造函数**************************************
explicit list( size_type count );
//************某个范围的值为初始值的构造函数****************************
template< class InputIt >
list( InputIt first, InputIt last,
const Allocator& alloc = Allocator() );
//************拷贝构造函数***********************************************
list( const list& other );
*/
//**********************************************************************
//构造函数
//链表的默认构造函数
explicit list(const allocator_type& __a = allocator_type()) : _Base(__a) {}
list(size_type __n, const _Tp& __value,
const allocator_type& __a = allocator_type())
: _Base(__a)
{ insert(begin(), __n, __value); }
explicit list(size_type __n)
: _Base(allocator_type())
{ insert(begin(), __n, _Tp()); }
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
// We don't need any dispatching tricks here, because insert does all of
// that anyway.
template <class _InputIterator>
list(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
const allocator_type& __a = allocator_type())
: _Base(__a)
{ insert(begin(), __first, __last); }
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
list(const _Tp* __first, const _Tp* __last,
const allocator_type& __a = allocator_type())
: _Base(__a)
{ this->insert(begin(), __first, __last); }
list(const_iterator __first, const_iterator __last,
const allocator_type& __a = allocator_type())
: _Base(__a)
{ this->insert(begin(), __first, __last); }
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
list(const list<_Tp, _Alloc>& __x) : _Base(__x.get_allocator())
{ insert(begin(), __x.begin(), __x.end()); }//拷贝构造函数
~list() { }//析构函数
//赋值操作
list<_Tp, _Alloc>& operator=(const list<_Tp, _Alloc>& __x);
//构造函数，析构函数，赋值操作 定义到此结束
//*******************************************************************
...
};list容器的成员函数
list容器的成员函数为我们使用该容器提供了很大的帮助，所以这里对其进行讲解，首先先给出源码的剖析，然后在对其中一些重点的成员函数进行图文讲解；具体源码剖析如下所示：//以下是双向链表list类的定义，分配器_Alloc默认为第二级配置器
template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class list : protected _List_base<_Tp, _Alloc> {
// requirements:
...
protected:
//创建值为x的节点，并返回该节点的地址
_Node* _M_create_node(const _Tp& __x)
{
_Node* __p = _M_get_node();//分配一个节点空间
__STL_TRY {//把x值赋予指定的地址，即是data值
_Construct(&__p->_M_data, __x);
}
__STL_UNWIND(_M_put_node(__p));
return __p;//返回节点地址
}
//创建默认值的节点
_Node* _M_create_node()
{
_Node* __p = _M_get_node();
__STL_TRY {
_Construct(&__p->_M_data);
}
__STL_UNWIND(_M_put_node(__p));
return __p;
}
public:
//以下是迭代器的定义
iterator begin() { return (_Node*)(_M_node->_M_next); }
const_iterator begin() const { return (_Node*)(_M_node->_M_next); }
iterator end() { return _M_node; }
const_iterator end() const { return _M_node; }
reverse_iterator rbegin()
{ return reverse_iterator(end()); }
const_reverse_iterator rbegin() const
{ return const_reverse_iterator(end()); }
reverse_iterator rend()
{ return reverse_iterator(begin()); }
const_reverse_iterator rend() const
{ return const_reverse_iterator(begin()); }
//判断链表是否为空链表
bool empty() const { return _M_node->_M_next == _M_node; }
//返回链表的大小
size_type size() const {
size_type __result = 0;
//返回两个迭代器之间的距离
distance(begin(), end(), __result);
//返回链表的元素个数
return __result;
}
size_type max_size() const { return size_type(-1); }
//返回第一个节点数据的引用，reference相当于value_type&
reference front() { return *begin(); }
const_reference front() const { return *begin(); }
//返回最后一个节点数据的引用
reference back() { return *(--end()); }
const_reference back() const { return *(--end()); }
//交换链表容器的内容
void swap(list<_Tp, _Alloc>& __x) { __STD::swap(_M_node, __x._M_node); }
//**********************************************************************
//*********************插入节点*****************************************
/******************以下是插入节点函数的原型，也是公共接口**************
//在指定的位置pos之前插入值为value的数据节点
iterator insert( iterator pos, const T& value );
iterator insert( const_iterator pos, const T& value );
//在指定的位置pos之前插入n个值为value的数据节点
void insert( iterator pos, size_type count, const T& value );
iterator insert( const_iterator pos, size_type count, const T& value );
//在指定的位置pos之前插入[first,last)之间的数据节点
template< class InputIt >
void insert( iterator pos, InputIt first, InputIt last);
template< class InputIt >
iterator insert( const_iterator pos, InputIt first, InputIt last );
***********************************************************************/
/**在整个链表的操作中，插入操作是非常重要的，很多成员函数会调用该函数**/
//***********************************************************************
//在指定的位置插入初始值为x的节点
iterator insert(iterator __position, const _Tp& __x) {
//首先创建一个初始值为x的节点，并返回该节点的地址
_Node* __tmp = _M_create_node(__x);
//调整节点指针，把新节点插入到指定位置
__tmp->_M_next = __position._M_node;
__tmp->_M_prev = __position._M_node->_M_prev;
__position._M_node->_M_prev->_M_next = __tmp;
__position._M_node->_M_prev = __tmp;
//返回新节点地址
return __tmp;
}
//在指定的位置插入为默认值的节点
iterator insert(iterator __position) { return insert(__position, _Tp()); }
//在指定位置插入n个初始值为x的节点
void insert(iterator __pos, size_type __n, const _Tp& __x)
{ _M_fill_insert(__pos, __n, __x); }
void _M_fill_insert(iterator __pos, size_type __n, const _Tp& __x);
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
// Check whether it's an integral type. If so, it's not an iterator.
//这里采用__type_traits技术
//在指定位置插入指定范围内的数据
//首先判断输入迭代器类型_InputIterator是否为整数类型
template <class _InputIterator>
void insert(iterator __pos, _InputIterator __first, _InputIterator __last) {
typedef typename _Is_integer<_InputIterator>::_Integral _Integral;
_M_insert_dispatch(__pos, __first, __last, _Integral());
}
//若输入迭代器类型_InputIterator是为整数类型，调用此函数
template<class _Integer>
void _M_insert_dispatch(iterator __pos, _Integer __n, _Integer __x,
__true_type) {
_M_fill_insert(__pos, (size_type) __n, (_Tp) __x);
}
//若输入迭代器类型_InputIterator是不为整数类型，调用此函数
template <class _InputIterator>
void _M_insert_dispatch(iterator __pos,
_InputIterator __first, _InputIterator __last,
__false_type);
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
void insert(iterator __position, const _Tp* __first, const _Tp* __last);
void insert(iterator __position,
const_iterator __first, const_iterator __last);
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
//在链表头插入节点
void push_front(const _Tp& __x) { insert(begin(), __x); }
void push_front() {insert(begin());}
//在链表尾插入节点
void push_back(const _Tp& __x) { insert(end(), __x); }
void push_back() {insert(end());}
//***********************************************************
//********************在指定位置删除节点*********************
//********************以下是删除节点的公共接口***************
/************************************************************
//删除指定位置pos的节点
iterator erase( iterator pos );
iterator erase( const_iterator pos );
//删除指定范围[first,last)的数据节点
iterator erase( iterator first, iterator last );
iterator erase( const_iterator first, const_iterator last );
************************************************************/
//***********************************************************
//在指定位置position删除节点，并返回直接后继节点的地址
iterator erase(iterator __position) {
//调整前驱和后继节点的位置
_List_node_base* __next_node = __position._M_node->_M_next;
_List_node_base* __prev_node = __position._M_node->_M_prev;
_Node* __n = (_Node*) __position._M_node;
__prev_node->_M_next = __next_node;
__next_node->_M_prev = __prev_node;
_Destroy(&__n->_M_data);
_M_put_node(__n);
return iterator((_Node*) __next_node);
}
//删除两个迭代器之间的节点
iterator erase(iterator __first, iterator __last);
//清空链表，这里是调用父类的clear()函数
void clear() { _Base::clear(); }
//调整链表的大小
void resize(size_type __new_size, const _Tp& __x);
void resize(size_type __new_size) { this->resize(__new_size, _Tp()); }
//取出第一个数据节点
void pop_front() { erase(begin()); }
//取出最后一个数据节点
void pop_back() {
iterator __tmp = end();
erase(--__tmp);
}
public:
// assign(), a generalized assignment member function. Two
// versions: one that takes a count, and one that takes a range.
// The range version is a member template, so we dispatch on whether
// or not the type is an integer.
/*********************************************************************
//assign()函数的两个版本原型，功能是在已定义的list容器填充值
void assign( size_type count, const T& value );
template< class InputIt >
void assign( InputIt first, InputIt last );
//*******************************************************************
例子：
#include <list>
#include <iostream>
int main()
{
std::list<char> characters;
//若定义characters时并初始化为字符b，下面的填充操作一样有效
//std::list<char>characters(5,'b')
characters.assign(5, 'a');
for (char c : characters) {
std::cout << c << ' ';
}
return 0;
}
输出结果：a a a a a
*********************************************************************/
//这里是第一个版本void assign( size_type count, const T& value );
void assign(size_type __n, const _Tp& __val) { _M_fill_assign(__n, __val); }
//这里为什么要把_M_fill_assign这个函数放在public呢？？保护起来不是更好吗？？
void _M_fill_assign(size_type __n, const _Tp& __val);
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
//以下是针对assign()函数的第二个版本
/*
template< class InputIt >
void assign( InputIt first, InputIt last );
这里有偏特化的现象，判断输入数据类型是否为整数型别
*/
template <class _InputIterator>
void assign(_InputIterator __first, _InputIterator __last) {
typedef typename _Is_integer<_InputIterator>::_Integral _Integral;
_M_assign_dispatch(__first, __last, _Integral());
}
//若输入数据类型为整数型别，则派送到此函数
template <class _Integer>
void _M_assign_dispatch(_Integer __n, _Integer __val, __true_type)
{ _M_fill_assign((size_type) __n, (_Tp) __val); }
//若输入数据类型不是整数型别，则派送到此函数
template <class _InputIterator>
void _M_assign_dispatch(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
__false_type);
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
//assign()函数定义结束
//*****************************************************************
protected:
//把区间[first,last）的节点数据插入到指定节点position之前,position不能在区间内部
//这个函数是list类的protected属性，不是公共接口，只为list类成员服务
//为下面拼接函数void splice()服务
void transfer(iterator __position, iterator __first, iterator __last) {
if (__position != __last) {
// Remove [first, last) from its old position.
__last._M_node->_M_prev->_M_next = __position._M_node;
__first._M_node->_M_prev->_M_next = __last._M_node;
__position._M_node->_M_prev->_M_next = __first._M_node;
// Splice [first, last) into its new position.
_List_node_base* __tmp = __position._M_node->_M_prev;
__position._M_node->_M_prev = __last._M_node->_M_prev;
__last._M_node->_M_prev = __first._M_node->_M_prev;
__first._M_node->_M_prev = __tmp;
}
}
public:
//**********************************************************
//*******************拼接操作对外接口***********************
//把链表拼接到当前链表指定位置position之前
/*void splice(const_iterator pos, list& other);
//把it在链表other所指的位置拼接到当前链表pos之前，it和pos可指向同一链表
void splice(const_iterator pos, list& other, const_iterator it);
//把链表other的节点范围[first,last)拼接在当前链表所指定的位置pos之前
//[first,last)和pos可指向同一链表
void splice(const_iterator pos, list& other,
const_iterator first, const_iterator last);
*************************************************************/
//**********************************************************
//将链表x拼接到当前链表的指定位置position之前
//这里x和*this必须不同，即是两个不同的链表
void splice(iterator __position, list& __x) {
if (!__x.empty())
this->transfer(__position, __x.begin(), __x.end());
}
//将i所指向的节点拼接到position所指位置之前
//注意：i和position可以指向同一个链表
void splice(iterator __position, list&, iterator __i) {
iterator __j = __i;
++__j;
//若i和position指向同一个链表，且指向同一位置
//或者i和position指向同一个链表，且就在position的直接前驱位置
//针对以上这两种情况，不做任何操作
if (__position == __i || __position == __j) return;
//否则，进行拼接操作
this->transfer(__position, __i, __j);
}
//将范围[first,last)内所有节点拼接到position所指位置之前
//注意：[first,last)和position可指向同一个链表，
//但是position不能在[first,last)范围之内
void splice(iterator __position, list&, iterator __first, iterator __last) {
if (__first != __last)
this->transfer(__position, __first, __last);
}
//以下是成员函数声明，定义在list类外实现
//************************************************************
//删除链表中值等于value的所有节点
void remove(const _Tp& __value);
//删除连续重复的元素节点，使之唯一
//注意：是连续的重复元素
void unique();
//合并两个已排序的链表
void merge(list& __x);
//反转链表容器的内容
void reverse();
//按升序排序链表内容
void sort();
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class _Predicate> void remove_if(_Predicate);
template <class _BinaryPredicate> void unique(_BinaryPredicate);
template <class _StrictWeakOrdering> void merge(list&, _StrictWeakOrdering);
template <class _StrictWeakOrdering> void sort(_StrictWeakOrdering);
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
}; 在list容器的成员函数中最重要的几个成员函数是插入insert()、擦除erase()、拼接splice()和排序sort()函数；以下利用图文的形式对其进行讲解；首先对插入节点函数进行insert()分析：下面的插入函数是在指定的位置插入初始值为value的节点，具体实现见下面源码剖析：
//*********************插入节点*****************************************
/******************以下是插入节点函数的原型，也是公共接口**************
//在指定的位置pos之前插入值为value的数据节点
iterator insert( iterator pos, const T& value );
iterator insert( const_iterator pos, const T& value );
//在指定的位置pos之前插入n个值为value的数据节点
void insert( iterator pos, size_type count, const T& value );
iterator insert( const_iterator pos, size_type count, const T& value );
//在指定的位置pos之前插入[first,last)之间的数据节点
template< class InputIt >
void insert( iterator pos, InputIt first, InputIt last);
template< class InputIt >
iterator insert( const_iterator pos, InputIt first, InputIt last );
***********************************************************************/
/**在整个链表的操作中，插入操作是非常重要的，很多成员函数会调用该函数**/
//***********************************************************************
//在指定的位置插入初始值为x的节点
iterator insert(iterator __position, const _Tp& __x) {
//首先创建一个初始值为x的节点，并返回该节点的地址
_Node* __tmp = _M_create_node(__x);
//调整节点指针，把新节点插入到指定位置
__tmp->_M_next = __position._M_node;
__tmp->_M_prev = __position._M_node->_M_prev;
__position._M_node->_M_prev->_M_next = __tmp;
__position._M_node->_M_prev = __tmp;
//返回新节点地址
return __tmp;
} 下面举一个例子对插入函数insert()进行图文分析：假设在以下list链表中节点5之前插入节点9，具体实现见下图步骤：注：图中的箭头旁边的数字表示语句的执行步骤第一步：首先初始化节点9，并为其分配节点空间；
第二步：调整节点5指针方向，使其与节点9连接；
第三步：调整节点5的前驱结点7指针的方向，使其与节点9连接；
以下分析的是擦除指定位置的节点，详细见源码剖析：
//***********************************************************
//********************在指定位置删除节点*********************
//********************以下是删除节点的公共接口***************
/************************************************************
//删除指定位置pos的节点
iterator erase( iterator pos );
iterator erase( const_iterator pos );
//删除指定范围[first,last)的数据节点
iterator erase( iterator first, iterator last );
iterator erase( const_iterator first, const_iterator last );
************************************************************/
//***********************************************************
//在指定位置position删除节点，并返回直接后继节点的地址
iterator erase(iterator __position) {
//调整前驱和后继节点的位置
_List_node_base* __next_node = __position._M_node->_M_next;
_List_node_base* __prev_node = __position._M_node->_M_prev;
_Node* __n = (_Node*) __position._M_node;
__prev_node->_M_next = __next_node;
__next_node->_M_prev = __prev_node;
_Destroy(&__n->_M_data);
_M_put_node(__n);
return iterator((_Node*) __next_node);
}下面举一个例子对擦除函数erase()进行图文分析：假设在以下list链表中删除节点5，具体实现见下图步骤：图中的箭头旁边的数字表示语句的执行步骤
第一步：首先调整待删除节点直接前驱指针，使其指向待删除节点的直接后继节点；
第二步：调整待删除节点直接后继指针方向，使其指向待删除节点的直接前驱节点；
第三步：释放待删除节点对象，回收待删除节点内存空；
以下对迁移操作transfer()进行分析，该函数不是公共接口，属于list容器的保护成员函数，但是它为拼接函数服务，拼接函数的核心就是迁移函数;transfer()和splice()函数源代码剖析如下：
protected:
//把区间[first,last）的节点数据插入到指定节点position之前,position不能在区间内部
//这个函数是list类的protected属性，不是公共接口，只为list类成员服务
//为下面拼接函数void splice()服务
void transfer(iterator __position, iterator __first, iterator __last) {
if (__position != __last) {
// Remove [first, last) from its old position.
__last._M_node->_M_prev->_M_next = __position._M_node;
__first._M_node->_M_prev->_M_next = __last._M_node;
__position._M_node->_M_prev->_M_next = __first._M_node;
// Splice [first, last) into its new position.
_List_node_base* __tmp = __position._M_node->_M_prev;
__position._M_node->_M_prev = __last._M_node->_M_prev;
__last._M_node->_M_prev = __first._M_node->_M_prev;
__first._M_node->_M_prev = __tmp;
}
}
public:
//**********************************************************
//*******************拼接操作对外接口***********************
//把链表拼接到当前链表指定位置position之前
/*void splice(const_iterator pos, list& other);
//把it在链表other所指的位置拼接到当前链表pos之前，it和pos可指向同一链表
void splice(const_iterator pos, list& other, const_iterator it);
//把链表other的节点范围[first,last)拼接在当前链表所指定的位置pos之前
//[first,last)和pos可指向同一链表
void splice(const_iterator pos, list& other,
const_iterator first, const_iterator last);
*************************************************************/
//**********************************************************
//将链表x拼接到当前链表的指定位置position之前
//这里x和*this必须不同，即是两个不同的链表
void splice(iterator __position, list& __x) {
if (!__x.empty())
this->transfer(__position, __x.begin(), __x.end());
}
//将i所指向的节点拼接到position所指位置之前
//注意：i和position可以指向同一个链表
void splice(iterator __position, list&, iterator __i) {
iterator __j = __i;
++__j;
//若i和position指向同一个链表，且指向同一位置
//或者i和position指向同一个链表，且就在position的直接前驱位置
//针对以上这两种情况，不做任何操作
if (__position == __i || __position == __j) return;
//否则，进行拼接操作
this->transfer(__position, __i, __j);
}
//将范围[first,last)内所有节点拼接到position所指位置之前
//注意：[first,last)和position可指向同一个链表，
//但是position不能在[first,last)范围之内
void splice(iterator __position, list&, iterator __first, iterator __last) {
if (__first != __last)
this->transfer(__position, __first, __last);
} 下面用图文对该函数进行分析：注：transfer函数中的每一条语句按顺序对应图中执行步骤；下图是执行第一过程Remove[first, last) from its old position流图：
下图是执行第二过程Splice [first, last) into its new position流图：
关于list容器的排序算法sort前面博文已经单独对其进行讲解，需要了解的请往前面博文《STL源码剖析——list容器的排序算法sort()》了解；
list容器的操作符重载
关于操作符重载具体看源码剖析：//**************************************************************
//*****************以下是比较运算符操作符重载*******************
//**************************************************************
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool
operator==(const list<_Tp,_Alloc>& __x, const list<_Tp,_Alloc>& __y)
{
typedef typename list<_Tp,_Alloc>::const_iterator const_iterator;
const_iterator __end1 = __x.end();
const_iterator __end2 = __y.end();
const_iterator __i1 = __x.begin();
const_iterator __i2 = __y.begin();
while (__i1 != __end1 && __i2 != __end2 && *__i1 == *__i2) {
++__i1;
++__i2;
}
return __i1 == __end1 && __i2 == __end2;
}
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool operator<(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
const list<_Tp,_Alloc>& __y)
{
return lexicographical_compare(__x.begin(), __x.end(),
__y.begin(), __y.end());
}
#ifdef __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool operator!=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
return !(__x == __y);
}
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool operator>(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
return __y < __x;
}
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool operator<=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
return !(__y < __x);
}
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool operator>=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
return !(__x < __y);
}
//交换两个链表内容
template <class _Tp, class _Alloc>
inline void
swap(list<_Tp, _Alloc>& __x, list<_Tp, _Alloc>& __y)
{
__x.swap(__y);
}
#endif /* __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER */
//操作符重载结束
//**************************************************************list容器完整源码剖析
list容器完成源码剖析：//以下是list链表节点的数据结构
struct _List_node_base {
_List_node_base* _M_next;//指向直接后继节点
_List_node_base* _M_prev;//指向直接前驱节点
};
template <class _Tp>
struct _List_node : public _List_node_base {
_Tp _M_data;//节点存储的数据
};
//以下是链表List_iterator_base的迭代器
struct _List_iterator_base {
//数据类型
typedef size_t size_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
//list迭代器的类型是双向迭代器bidirectional_iterator
typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
//定义指向链表节点的指针
_List_node_base* _M_node;
//构造函数
_List_iterator_base(_List_node_base* __x) : _M_node(__x) {}
_List_iterator_base() {}
//更新节点指针，指向直接前驱或直接后继节点
void _M_incr() { _M_node = _M_node->_M_next; }
void _M_decr() { _M_node = _M_node->_M_prev; }
//操作符重载
bool operator==(const _List_iterator_base& __x) const {
return _M_node == __x._M_node;
}
bool operator!=(const _List_iterator_base& __x) const {
return _M_node != __x._M_node;
}
};
//以下是链表List_iterator的迭代器
template<class _Tp, class _Ref, class _Ptr>
struct _List_iterator : public _List_iterator_base {
typedef _List_iterator<_Tp,_Tp&,_Tp*> iterator;
typedef _List_iterator<_Tp,const _Tp&,const _Tp*> const_iterator;
typedef _List_iterator<_Tp,_Ref,_Ptr> _Self;
typedef _Tp value_type;
typedef _Ptr pointer;
typedef _Ref reference;
typedef _List_node<_Tp> _Node;
//构造函数
_List_iterator(_Node* __x) : _List_iterator_base(__x) {}
_List_iterator() {}
_List_iterator(const iterator& __x) : _List_iterator_base(__x._M_node) {}
//以下都是基本操作符的重载,取出节点数据
reference operator*() const { return ((_Node*) _M_node)->_M_data; }
#ifndef __SGI_STL_NO_ARROW_OPERATOR
pointer operator->() const { return &(operator*()); }
#endif /* __SGI_STL_NO_ARROW_OPERATOR */
_Self& operator++() {
this->_M_incr();
return *this;
}
_Self operator++(int) {
_Self __tmp = *this;
this->_M_incr();
return __tmp;
}
_Self& operator--() {
this->_M_decr();
return *this;
}
_Self operator--(int) {
_Self __tmp = *this;
this->_M_decr();
return __tmp;
}
};
#ifndef __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION
//返回迭代器的类型
inline bidirectional_iterator_tag
iterator_category(const _List_iterator_base&)
{
return bidirectional_iterator_tag();
}
template <class _Tp, class _Ref, class _Ptr>
inline _Tp*
value_type(const _List_iterator<_Tp, _Ref, _Ptr>&)
{
return 0;
}
inline ptrdiff_t*
distance_type(const _List_iterator_base&)
{
return 0;
}
#endif /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
// Base class that encapsulates details of allocators. Three cases:
// an ordinary standard-conforming allocator, a standard-conforming
// allocator with no non-static data, and an SGI-style allocator.
// This complexity is necessary only because we're worrying about backward
// compatibility and because we want to avoid wasting storage on an
// allocator instance if it isn't necessary.
#ifdef __STL_USE_STD_ALLOCATORS
// Base for general standard-conforming allocators.
template <class _Tp, class _Allocator, bool _IsStatic>
class _List_alloc_base {
public:
typedef typename _Alloc_traits<_Tp, _Allocator>::allocator_type
allocator_type;//返回节点配置器
allocator_type get_allocator() const { return _Node_allocator; }
_List_alloc_base(const allocator_type& __a) : _Node_allocator(__a) {}
protected:
_List_node<_Tp>* _M_get_node()
{ return _Node_allocator.allocate(1); }
void _M_put_node(_List_node<_Tp>* __p)
{ _Node_allocator.deallocate(__p, 1); }
protected:
typename _Alloc_traits<_List_node<_Tp>, _Allocator>::allocator_type
_Node_allocator;
_List_node<_Tp>* _M_node;
};
// Specialization for instanceless allocators.
//instanceless分配器偏特化版
template <class _Tp, class _Allocator>
class _List_alloc_base<_Tp, _Allocator, true> {
public:
//定义分配器类型
typedef typename _Alloc_traits<_Tp, _Allocator>::allocator_type
allocator_type;
//返回节点配置器
allocator_type get_allocator() const { return allocator_type(); }
//构造函数
_List_alloc_base(const allocator_type&) {}
protected:
typedef typename _Alloc_traits<_List_node<_Tp>, _Allocator>::_Alloc_type
_Alloc_type;
//分配一个节点空间
_List_node<_Tp>* _M_get_node() { return _Alloc_type::allocate(1); }
//回收一个节点空间
void _M_put_node(_List_node<_Tp>* __p) { _Alloc_type::deallocate(__p, 1); }
protected:
//定义节点指针
_List_node<_Tp>* _M_node;
};
template <class _Tp, class _Alloc>
class _List_base
: public _List_alloc_base<_Tp, _Alloc,
_Alloc_traits<_Tp, _Alloc>::_S_instanceless>
{
public:
typedef _List_alloc_base<_Tp, _Alloc,
_Alloc_traits<_Tp, _Alloc>::_S_instanceless>
_Base;
//allocator_type迭代器类型
typedef typename _Base::allocator_type allocator_type;
//构造函数
_List_base(const allocator_type& __a) : _Base(__a) {
_M_node = _M_get_node();//分配一个节点空间
_M_node->_M_next = _M_node;//
_M_node->_M_prev = _M_node;
}
//析构函数
~_List_base() {
clear();//清空链表
_M_put_node(_M_node);//回收一个节点内存空间
}
void clear();//清空链表
};
#else /* __STL_USE_STD_ALLOCATORS */
template <class _Tp, class _Alloc>
class _List_base
{
public:
typedef _Alloc allocator_type;//获得分配器类型
allocator_type get_allocator() const { return allocator_type(); }
//构造函数
_List_base(const allocator_type&) {
_M_node = _M_get_node();//分配一个节点空间
//节点前驱和后继指针指向自己，表示是一个空链表
_M_node->_M_next = _M_node;
_M_node->_M_prev = _M_node;
}
//析构函数
~_List_base() {
clear();//清空链表
_M_put_node(_M_node);//回收一个节点内存空间
}
void clear();//清空链表
protected:
//迭代器类型
typedef simple_alloc<_List_node<_Tp>, _Alloc> _Alloc_type;
//分配一个节点内存空间
_List_node<_Tp>* _M_get_node() { return _Alloc_type::allocate(1); }
//回收一个节点内存空间
void _M_put_node(_List_node<_Tp>* __p) { _Alloc_type::deallocate(__p, 1); }
protected:
_List_node<_Tp>* _M_node;//链表的节点指针
};
#endif /* __STL_USE_STD_ALLOCATORS */
//clear()函数的实现，即清空链表
template <class _Tp, class _Alloc>
void
_List_base<_Tp,_Alloc>::clear()
{
//选取_M_node->_M_next作为当前节点
_List_node<_Tp>* __cur = (_List_node<_Tp>*) _M_node->_M_next;
while (__cur != _M_node) {//遍历每一个节点
_List_node<_Tp>* __tmp = __cur;//设置一个节点临时别名
__cur = (_List_node<_Tp>*) __cur->_M_next;//指向下一个节点
_Destroy(&__tmp->_M_data);//析构数据对象
_M_put_node(__tmp);//回收节点tmp指向的内存空间
}
//空链表,即前驱和后继指针都指向自己
_M_node->_M_next = _M_node;
_M_node->_M_prev = _M_node;
}
//以下是双向链表list类的定义，分配器_Alloc默认为第二级配置器
template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class list : protected _List_base<_Tp, _Alloc> {
// requirements:
__STL_CLASS_REQUIRES(_Tp, _Assignable);
typedef _List_base<_Tp, _Alloc> _Base;
protected:
typedef void* _Void_pointer;//定义指针类型
public: //以下是内嵌型别
typedef _Tp value_type;
typedef value_type* pointer;
typedef const value_type* const_pointer;
typedef value_type& reference;
typedef const value_type& const_reference;
typedef _List_node<_Tp> _Node;
typedef size_t size_type;
typedef ptrdiff_t difference_type;
typedef typename _Base::allocator_type allocator_type;//分配器类型
allocator_type get_allocator() const { return _Base::get_allocator(); }
public:
//迭代器的类型
typedef _List_iterator<_Tp,_Tp&,_Tp*> iterator;
typedef _List_iterator<_Tp,const _Tp&,const _Tp*> const_iterator;
#ifdef __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION
typedef reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
typedef reverse_iterator<iterator> reverse_iterator;
#else /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
typedef reverse_bidirectional_iterator<const_iterator,value_type,
const_reference,difference_type>
const_reverse_iterator;
typedef reverse_bidirectional_iterator<iterator,value_type,reference,
difference_type>
reverse_iterator;
#endif /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
protected:
#ifdef __STL_HAS_NAMESPACES
using _Base::_M_node;
using _Base::_M_put_node;
using _Base::_M_get_node;
#endif /* __STL_HAS_NAMESPACES */
protected:
//创建值为x的节点，并返回该节点的地址
_Node* _M_create_node(const _Tp& __x)
{
_Node* __p = _M_get_node();//分配一个节点空间
__STL_TRY {//把x值赋予指定的地址，即是data值
_Construct(&__p->_M_data, __x);
}
__STL_UNWIND(_M_put_node(__p));
return __p;//返回节点地址
}
//创建默认值的节点
_Node* _M_create_node()
{
_Node* __p = _M_get_node();
__STL_TRY {
_Construct(&__p->_M_data);
}
__STL_UNWIND(_M_put_node(__p));
return __p;
}
public:
//以下是迭代器的定义
iterator begin() { return (_Node*)(_M_node->_M_next); }
const_iterator begin() const { return (_Node*)(_M_node->_M_next); }
iterator end() { return _M_node; }
const_iterator end() const { return _M_node; }
reverse_iterator rbegin()
{ return reverse_iterator(end()); }
const_reverse_iterator rbegin() const
{ return const_reverse_iterator(end()); }
reverse_iterator rend()
{ return reverse_iterator(begin()); }
const_reverse_iterator rend() const
{ return const_reverse_iterator(begin()); }
//判断链表是否为空链表
bool empty() const { return _M_node->_M_next == _M_node; }
//返回链表的大小
size_type size() const {
size_type __result = 0;
//返回两个迭代器之间的距离
distance(begin(), end(), __result);
//返回链表的元素个数
return __result;
}
size_type max_size() const { return size_type(-1); }
//返回第一个节点数据的引用，reference相当于value_type&
reference front() { return *begin(); }
const_reference front() const { return *begin(); }
//返回最后一个节点数据的引用
reference back() { return *(--end()); }
const_reference back() const { return *(--end()); }
//交换链表容器的内容
void swap(list<_Tp, _Alloc>& __x) { __STD::swap(_M_node, __x._M_node); }
//**********************************************************************
//*********************插入节点*****************************************
/******************以下是插入节点函数的原型，也是公共接口**************
//在指定的位置pos之前插入值为value的数据节点
iterator insert( iterator pos, const T& value );
iterator insert( const_iterator pos, const T& value );
//在指定的位置pos之前插入n个值为value的数据节点
void insert( iterator pos, size_type count, const T& value );
iterator insert( const_iterator pos, size_type count, const T& value );
//在指定的位置pos之前插入[first,last)之间的数据节点
template< class InputIt >
void insert( iterator pos, InputIt first, InputIt last);
template< class InputIt >
iterator insert( const_iterator pos, InputIt first, InputIt last );
***********************************************************************/
/**在整个链表的操作中，插入操作是非常重要的，很多成员函数会调用该函数**/
//***********************************************************************
//在指定的位置插入初始值为x的节点
iterator insert(iterator __position, const _Tp& __x) {
//首先创建一个初始值为x的节点，并返回该节点的地址
_Node* __tmp = _M_create_node(__x);
//调整节点指针，把新节点插入到指定位置
__tmp->_M_next = __position._M_node;
__tmp->_M_prev = __position._M_node->_M_prev;
__position._M_node->_M_prev->_M_next = __tmp;
__position._M_node->_M_prev = __tmp;
//返回新节点地址
return __tmp;
}
//在指定的位置插入为默认值的节点
iterator insert(iterator __position) { return insert(__position, _Tp()); }
//在指定位置插入n个初始值为x的节点
void insert(iterator __pos, size_type __n, const _Tp& __x)
{ _M_fill_insert(__pos, __n, __x); }
void _M_fill_insert(iterator __pos, size_type __n, const _Tp& __x);
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
// Check whether it's an integral type. If so, it's not an iterator.
//这里采用__type_traits技术
//在指定位置插入指定范围内的数据
//首先判断输入迭代器类型_InputIterator是否为整数类型
template <class _InputIterator>
void insert(iterator __pos, _InputIterator __first, _InputIterator __last) {
typedef typename _Is_integer<_InputIterator>::_Integral _Integral;
_M_insert_dispatch(__pos, __first, __last, _Integral());
}
//若输入迭代器类型_InputIterator是为整数类型，调用此函数
template<class _Integer>
void _M_insert_dispatch(iterator __pos, _Integer __n, _Integer __x,
__true_type) {
_M_fill_insert(__pos, (size_type) __n, (_Tp) __x);
}
//若输入迭代器类型_InputIterator是不为整数类型，调用此函数
template <class _InputIterator>
void _M_insert_dispatch(iterator __pos,
_InputIterator __first, _InputIterator __last,
__false_type);
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
void insert(iterator __position, const _Tp* __first, const _Tp* __last);
void insert(iterator __position,
const_iterator __first, const_iterator __last);
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
//在链表头插入节点
void push_front(const _Tp& __x) { insert(begin(), __x); }
void push_front() {insert(begin());}
//在链表尾插入节点
void push_back(const _Tp& __x) { insert(end(), __x); }
void push_back() {insert(end());}
//***********************************************************
//********************在指定位置删除节点*********************
//********************以下是删除节点的公共接口***************
/************************************************************
//删除指定位置pos的节点
iterator erase( iterator pos );
iterator erase( const_iterator pos );
//删除指定范围[first,last)的数据节点
iterator erase( iterator first, iterator last );
iterator erase( const_iterator first, const_iterator last );
************************************************************/
//***********************************************************
//在指定位置position删除节点，并返回直接后继节点的地址
iterator erase(iterator __position) {
//调整前驱和后继节点的位置
_List_node_base* __next_node = __position._M_node->_M_next;
_List_node_base* __prev_node = __position._M_node->_M_prev;
_Node* __n = (_Node*) __position._M_node;
__prev_node->_M_next = __next_node;
__next_node->_M_prev = __prev_node;
_Destroy(&__n->_M_data);
_M_put_node(__n);
return iterator((_Node*) __next_node);
}
//删除两个迭代器之间的节点
iterator erase(iterator __first, iterator __last);
//清空链表，这里是调用父类的clear()函数
void clear() { _Base::clear(); }
//调整链表的大小
void resize(size_type __new_size, const _Tp& __x);
void resize(size_type __new_size) { this->resize(__new_size, _Tp()); }
//取出第一个数据节点
void pop_front() { erase(begin()); }
//取出最后一个数据节点
void pop_back() {
iterator __tmp = end();
erase(--__tmp);
}
//**********************************************************************
/***********************以下是构造函数**********************************
//*******************默认构造函数***************************************
explicit list( const Allocator& alloc = Allocator() );
//**********************具有初值和大小的构造函数************************
explicit list( size_type count,
const T& value = T(),
const Allocator& alloc = Allocator());
list( size_type count,
const T& value,
const Allocator& alloc = Allocator());
//**************只有大小的构造函数**************************************
explicit list( size_type count );
//************某个范围的值为初始值的构造函数****************************
template< class InputIt >
list( InputIt first, InputIt last,
const Allocator& alloc = Allocator() );
//************拷贝构造函数***********************************************
list( const list& other );
*/
//**********************************************************************
//构造函数
//链表的默认构造函数
explicit list(const allocator_type& __a = allocator_type()) : _Base(__a) {}
list(size_type __n, const _Tp& __value,
const allocator_type& __a = allocator_type())
: _Base(__a)
{ insert(begin(), __n, __value); }
explicit list(size_type __n)
: _Base(allocator_type())
{ insert(begin(), __n, _Tp()); }
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
// We don't need any dispatching tricks here, because insert does all of
// that anyway.
template <class _InputIterator>
list(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
const allocator_type& __a = allocator_type())
: _Base(__a)
{ insert(begin(), __first, __last); }
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
list(const _Tp* __first, const _Tp* __last,
const allocator_type& __a = allocator_type())
: _Base(__a)
{ this->insert(begin(), __first, __last); }
list(const_iterator __first, const_iterator __last,
const allocator_type& __a = allocator_type())
: _Base(__a)
{ this->insert(begin(), __first, __last); }
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
list(const list<_Tp, _Alloc>& __x) : _Base(__x.get_allocator())
{ insert(begin(), __x.begin(), __x.end()); }//拷贝构造函数
~list() { }//析构函数
//赋值操作
list<_Tp, _Alloc>& operator=(const list<_Tp, _Alloc>& __x);
//构造函数，析构函数，赋值操作 定义到此结束
//*******************************************************************
public:
// assign(), a generalized assignment member function. Two
// versions: one that takes a count, and one that takes a range.
// The range version is a member template, so we dispatch on whether
// or not the type is an integer.
/*********************************************************************
//assign()函数的两个版本原型，功能是在已定义的list容器填充值
void assign( size_type count, const T& value );
template< class InputIt >
void assign( InputIt first, InputIt last );
//*******************************************************************
例子：
#include <list>
#include <iostream>
int main()
{
std::list<char> characters;
//若定义characters时并初始化为字符b，下面的填充操作一样有效
//std::list<char>characters(5,'b')
characters.assign(5, 'a');
for (char c : characters) {
std::cout << c << ' ';
}
return 0;
}
输出结果：a a a a a
*********************************************************************/
//这里是第一个版本void assign( size_type count, const T& value );
void assign(size_type __n, const _Tp& __val) { _M_fill_assign(__n, __val); }
//这里为什么要把_M_fill_assign这个函数放在public呢？？保护起来不是更好吗？？
void _M_fill_assign(size_type __n, const _Tp& __val);
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
//以下是针对assign()函数的第二个版本
/*
template< class InputIt >
void assign( InputIt first, InputIt last );
这里有偏特化的现象，判断输入数据类型是否为整数型别
*/
template <class _InputIterator>
void assign(_InputIterator __first, _InputIterator __last) {
typedef typename _Is_integer<_InputIterator>::_Integral _Integral;
_M_assign_dispatch(__first, __last, _Integral());
}
//若输入数据类型为整数型别，则派送到此函数
template <class _Integer>
void _M_assign_dispatch(_Integer __n, _Integer __val, __true_type)
{ _M_fill_assign((size_type) __n, (_Tp) __val); }
//若输入数据类型不是整数型别，则派送到此函数
template <class _InputIterator>
void _M_assign_dispatch(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
__false_type);
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
//assign()函数定义结束
//*****************************************************************
protected:
//把区间[first,last）的节点数据插入到指定节点position之前,position不能在区间内部
//这个函数是list类的protected属性，不是公共接口，只为list类成员服务
//为下面拼接函数void splice()服务
void transfer(iterator __position, iterator __first, iterator __last) {
if (__position != __last) {
// Remove [first, last) from its old position.
__last._M_node->_M_prev->_M_next = __position._M_node;
__first._M_node->_M_prev->_M_next = __last._M_node;
__position._M_node->_M_prev->_M_next = __first._M_node;
// Splice [first, last) into its new position.
_List_node_base* __tmp = __position._M_node->_M_prev;
__position._M_node->_M_prev = __last._M_node->_M_prev;
__last._M_node->_M_prev = __first._M_node->_M_prev;
__first._M_node->_M_prev = __tmp;
}
}
public:
//**********************************************************
//*******************拼接操作对外接口***********************
//把链表拼接到当前链表指定位置position之前
/*void splice(const_iterator pos, list& other);
//把it在链表other所指的位置拼接到当前链表pos之前，it和pos可指向同一链表
void splice(const_iterator pos, list& other, const_iterator it);
//把链表other的节点范围[first,last)拼接在当前链表所指定的位置pos之前
//[first,last)和pos可指向同一链表
void splice(const_iterator pos, list& other,
const_iterator first, const_iterator last);
*************************************************************/
//**********************************************************
//将链表x拼接到当前链表的指定位置position之前
//这里x和*this必须不同，即是两个不同的链表
void splice(iterator __position, list& __x) {
if (!__x.empty())
this->transfer(__position, __x.begin(), __x.end());
}
//将i所指向的节点拼接到position所指位置之前
//注意：i和position可以指向同一个链表
void splice(iterator __position, list&, iterator __i) {
iterator __j = __i;
++__j;
//若i和position指向同一个链表，且指向同一位置
//或者i和position指向同一个链表，且就在position的直接前驱位置
//针对以上这两种情况，不做任何操作
if (__position == __i || __position == __j) return;
//否则，进行拼接操作
this->transfer(__position, __i, __j);
}
//将范围[first,last)内所有节点拼接到position所指位置之前
//注意：[first,last)和position可指向同一个链表，
//但是position不能在[first,last)范围之内
void splice(iterator __position, list&, iterator __first, iterator __last) {
if (__first != __last)
this->transfer(__position, __first, __last);
}
//以下是成员函数声明，定义在list类外实现
//************************************************************
//删除链表中值等于value的所有节点
void remove(const _Tp& __value);
//删除连续重复的元素节点，使之唯一
//注意：是连续的重复元素
void unique();
//合并两个已排序的链表
void merge(list& __x);
//反转链表容器的内容
void reverse();
//按升序排序链表内容
void sort();
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class _Predicate> void remove_if(_Predicate);
template <class _BinaryPredicate> void unique(_BinaryPredicate);
template <class _StrictWeakOrdering> void merge(list&, _StrictWeakOrdering);
template <class _StrictWeakOrdering> void sort(_StrictWeakOrdering);
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
};
//list定义结束
//**************************************************************
//**************************************************************
//*****************以下是比较运算符操作符重载*******************
//**************************************************************
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool
operator==(const list<_Tp,_Alloc>& __x, const list<_Tp,_Alloc>& __y)
{
typedef typename list<_Tp,_Alloc>::const_iterator const_iterator;
const_iterator __end1 = __x.end();
const_iterator __end2 = __y.end();
const_iterator __i1 = __x.begin();
const_iterator __i2 = __y.begin();
while (__i1 != __end1 && __i2 != __end2 && *__i1 == *__i2) {
++__i1;
++__i2;
}
return __i1 == __end1 && __i2 == __end2;
}
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool operator<(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
const list<_Tp,_Alloc>& __y)
{
return lexicographical_compare(__x.begin(), __x.end(),
__y.begin(), __y.end());
}
#ifdef __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool operator!=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
return !(__x == __y);
}
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool operator>(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
return __y < __x;
}
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool operator<=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
return !(__y < __x);
}
template <class _Tp, class _Alloc>
inline bool operator>=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
return !(__x < __y);
}
//交换两个链表内容
template <class _Tp, class _Alloc>
inline void
swap(list<_Tp, _Alloc>& __x, list<_Tp, _Alloc>& __y)
{
__x.swap(__y);
}
#endif /* __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER */
//操作符重载结束
//**************************************************************
//以下是list类成员函数的具体定义
//**************************************************************
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class _Tp, class _Alloc> template <class _InputIter>
void
list<_Tp, _Alloc>::_M_insert_dispatch(iterator __position,
_InputIter __first, _InputIter __last,
__false_type)
{
for ( ; __first != __last; ++__first)//遍历范围[first,last)
insert(__position, *__first);//一个一个节点插入
}
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
template <class _Tp, class _Alloc>
void
list<_Tp, _Alloc>::insert(iterator __position,
const _Tp* __first, const _Tp* __last)
{
for ( ; __first != __last; ++__first)//遍历范围[first,last)
insert(__position, *__first);//一个一个节点插入
}
template <class _Tp, class _Alloc>
void
list<_Tp, _Alloc>::insert(iterator __position,
const_iterator __first, const_iterator __last)
{
for ( ; __first != __last; ++__first)//遍历范围[first,last)
insert(__position, *__first);//一个一个节点插入
}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
template <class _Tp, class _Alloc>
void
list<_Tp, _Alloc>::_M_fill_insert(iterator __position,
size_type __n, const _Tp& __x)
{
for ( ; __n > 0; --__n)//插入n个节点
insert(__position, __x);//在position之前插入x节点
}
template <class _Tp, class _Alloc>
typename list<_Tp,_Alloc>::iterator list<_Tp, _Alloc>::erase(iterator __first,
iterator __last)
{
while (__first != __last)//遍历范围[first,last)
erase(__first++);//一个一个节点删除
return __last;
}
//重新调整容器的大小
template <class _Tp, class _Alloc>
void list<_Tp, _Alloc>::resize(size_type __new_size, const _Tp& __x)
{
iterator __i = begin();
size_type __len = 0;//表示容器的原始大小
for ( ; __i != end() && __len < __new_size; ++__i, ++__len)
;
if (__len == __new_size)//若容器新的长度比原来的小，则擦除多余的元素
erase(__i, end());
else//若容器新的长度比原来的大，则把其初始化为x值 // __i == end()
insert(end(), __new_size - __len, __x);
}
//赋值操作
template <class _Tp, class _Alloc>
list<_Tp, _Alloc>& list<_Tp, _Alloc>::operator=(const list<_Tp, _Alloc>& __x)
{
if (this != &__x) {
iterator __first1 = begin();
iterator __last1 = end();
const_iterator __first2 = __x.begin();
const_iterator __last2 = __x.end();
while (__first1 != __last1 && __first2 != __last2)
*__first1++ = *__first2++;
if (__first2 == __last2)//若当前容器的大小大于x容器大小
erase(__first1, __last1);//则擦除多余部分
else//若当前容器大小小于x容器大小，则把x容器剩下的数据插入到当前容器尾
insert(__last1, __first2, __last2);
//上面if语句里面的语句可以用下面代替
/*
clear();
this->assign(__x.begin(),__x.end());
*/
}
return *this;
}
//在已定义list容器中填充n个初始值为val的节点
template <class _Tp, class _Alloc>
void list<_Tp, _Alloc>::_M_fill_assign(size_type __n, const _Tp& __val) {
iterator __i = begin();
for ( ; __i != end() && __n > 0; ++__i, --__n)
*__i = __val;
if (__n > 0)//若容器大小不够存储n个节点，则使用插入函数
insert(end(), __n, __val);
else//若容器原来的数据大小比n大，则擦除多余的数据
erase(__i, end());
//注：个人认为该函数也可以这样实现：
//首先清空容器原来的内容
//然后在容器插入n个值为val的数据节点
/*
_Tp tmp = __val;
clear();
insert(begin(),__n,__val);
*/
}
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
//若输入数据类型不是整数型别时，assign(_InputIter __first, _InputIter __last)调用该函数
//在[first,last)实现填充数值操作
template <class _Tp, class _Alloc> template <class _InputIter>
void
list<_Tp, _Alloc>::_M_assign_dispatch(_InputIter __first2, _InputIter __last2,
__false_type)
{
//获取原始容器的大小
iterator __first1 = begin();
iterator __last1 = end();
//若原始容器和[first2,last2)大小不为0或1，则进行赋值操作
for ( ; __first1 != __last1 && __first2 != __last2; ++__first1, ++__first2)
*__first1 = *__first2;
if (__first2 == __last2)//若原始容器的大小比[first2,last2)大
erase(__first1, __last1);
else
//若原始容器的大小比[first2,last2)小
insert(__last1, __first2, __last2);
}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
//删除容器中值为value的所有数据节点
template <class _Tp, class _Alloc>
void list<_Tp, _Alloc>::remove(const _Tp& __value)
{
iterator __first = begin();
iterator __last = end();
while (__first != __last) {//遍历整个容器
iterator __next = __first;
++__next;
if (*__first == __value) erase(__first);//若存在该值，则擦除
__first = __next;//继续查找，直到first == last
}
}
//
template <class _Tp, class _Alloc>
void list<_Tp, _Alloc>::unique()
{
iterator __first = begin();
iterator __last = end();
if (__first == __last) return;//若为空容器，则退出
iterator __next = __first;
while (++__next != __last) {//若容器大小大于1，进入while循环
if (*__first == *__next)//若相邻元素相同
erase(__next);//则擦除
else//否则，查找下一节点
__first = __next;
__next = __first;
}
}
//合并两个已排序的链表,合并后的链表仍然是有序的
template <class _Tp, class _Alloc>
void list<_Tp, _Alloc>::merge(list<_Tp, _Alloc>& __x)
{
iterator __first1 = begin();
iterator __last1 = end();
iterator __first2 = __x.begin();
iterator __last2 = __x.end();
while (__first1 != __last1 && __first2 != __last2)
if (*__first2 < *__first1) {
iterator __next = __first2;
transfer(__first1, __first2, ++__next);//把first2拼接在first1之前
__first2 = __next;
}
else
++__first1;
//若链表x比当前链表长，则把剩余的数据节点拼接到当前链表的尾端
if (__first2 != __last2) transfer(__last1, __first2, __last2);
}
inline void __List_base_reverse(_List_node_base* __p)
{
_List_node_base* __tmp = __p;
do {
__STD::swap(__tmp->_M_next, __tmp->_M_prev);//交换指针所指的节点地址
__tmp = __tmp->_M_prev; // Old next node is now prev.
} while (__tmp != __p);
}
//把当前链表逆序
template <class _Tp, class _Alloc>
inline void list<_Tp, _Alloc>::reverse()
{
__List_base_reverse(this->_M_node);
}
//按升序进行排序，list链表的迭代器访问时双向迭代器
//因为STL的排序算法函数sort()是接受随机访问迭代器，在这里并不适合
template <class _Tp, class _Alloc>
void list<_Tp, _Alloc>::sort()
{
// Do nothing if the list has length 0 or 1.
if (_M_node->_M_next != _M_node && _M_node->_M_next->_M_next != _M_node)
{
list<_Tp, _Alloc> __carry;//carry链表起到搬运的作用
//counter链表是中间存储作用
/*
*其中对于counter[i]里面最多的存储数据为2^(i+1)个节点
*若超出则向高位进位即counter[i+1]
*/
list<_Tp, _Alloc> __counter[64];
int __fill = 0;
while (!empty())
{//若不是空链表
//第一步：
__carry.splice(__carry.begin(), *this, begin());//把当前链表的第一个节点放在carry链表头
int __i = 0;
while(__i < __fill && !__counter[__i].empty())
{
//第二步：
__counter[__i].merge(__carry);//把链表carry合并到counter[i]
//第三步：
__carry.swap(__counter[__i++]);//交换链表carry和counter[i]内容
}
//第四步：
__carry.swap(__counter[__i]);//交换链表carry和counter[i]内容
//第五步：
if (__i == __fill) ++__fill;
}
for (int __i = 1; __i < __fill; ++__i)
//第六步：
__counter[__i].merge(__counter[__i-1]);//把低位不满足进位的剩余数据全部有序的合并到上一位
//第七步：
swap(__counter[__fill-1]);//最后把已排序好的链表内容交换到当前链表
}
}
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
template <class _Tp, class _Alloc> template <class _Predicate>
void list<_Tp, _Alloc>::remove_if(_Predicate __pred)
{
iterator __first = begin();
iterator __last = end();
while (__first != __last) {
iterator __next = __first;
++__next;
if (__pred(*__first)) erase(__first);
__first = __next;
}
}
template <class _Tp, class _Alloc> template <class _BinaryPredicate>
void list<_Tp, _Alloc>::unique(_BinaryPredicate __binary_pred)
{
iterator __first = begin();
iterator __last = end();
if (__first == __last) return;
iterator __next = __first;
while (++__next != __last) {
if (__binary_pred(*__first, *__next))
erase(__next);
else
__first = __next;
__next = __first;
}
}
template <class _Tp, class _Alloc> template <class _StrictWeakOrdering>
void list<_Tp, _Alloc>::merge(list<_Tp, _Alloc>& __x,
_StrictWeakOrdering __comp)
{
iterator __first1 = begin();
iterator __last1 = end();
iterator __first2 = __x.begin();
iterator __last2 = __x.end();
while (__first1 != __last1 && __first2 != __last2)
if (__comp(*__first2, *__first1)) {
iterator __next = __first2;
transfer(__first1, __first2, ++__next);
__first2 = __next;
}
else
++__first1;
if (__first2 != __last2) transfer(__last1, __first2, __last2);
}
template <class _Tp, class _Alloc> template <class _StrictWeakOrdering>
void list<_Tp, _Alloc>::sort(_StrictWeakOrdering __comp)
{
// Do nothing if the list has length 0 or 1.
if (_M_node->_M_next != _M_node && _M_node->_M_next->_M_next != _M_node) {
list<_Tp, _Alloc> __carry;
list<_Tp, _Alloc> __counter[64];
int __fill = 0;
while (!empty()) {
__carry.splice(__carry.begin(), *this, begin());
int __i = 0;
while(__i < __fill && !__counter[__i].empty()) {
__counter[__i].merge(__carry, __comp);
__carry.swap(__counter[__i++]);
}
__carry.swap(__counter[__i]);
if (__i == __fill) ++__fill;
}
for (int __i = 1; __i < __fill; ++__i)
__counter[__i].merge(__counter[__i-1], __comp);
swap(__counter[__fill-1]);
}
}
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
#if defined(__sgi) && !defined(__GNUC__) && (_MIPS_SIM != _MIPS_SIM_ABI32)
#pragma reset woff 1174
#pragma reset woff 1375
#endif
__STL_END_NAMESPACE
#endif /* __SGI_STL_INTERNAL_LIST_H */
// Local Variables:
// mode:C++
// End:
参考资料：《STL源码剖析》侯捷
《STL笔记之list》
《STL源码剖析--stl_list.h》
《STL源码剖析
容器 stl_list.h》
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