hw02 模板、迭代器

README.md

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 ## 作业要求
 
-修改 main.cpp，改良其中的双链表类 `List`：
-
 - 避免函数参数不必要的拷贝 5 分
+  - `print()`和`push_front()`改为常量参数传递，避免拷贝
+
 - 修复智能指针造成的问题 10 分
+  - `shared_ptr`循环引用造成内存无法释放
+
 - 改用 `unique_ptr<Node>` 10 分
 - 实现拷贝构造函数为深拷贝 15 分
+  - 使用迭代器遍历目标，开辟新内存并赋值
+
 - 说明为什么可以删除拷贝赋值函数 5 分
+  - 编译器会自动创建一个纯右值，再用移动构造将所有权转给等号左边的变量，相当于调用了右值构造+移动赋值
+
 - 改进 `Node` 的构造函数 5 分
+  - 声明为explicit，防止单参数隐式构造，初始列构造减少一次赋值
+
+## 模板
+
+List和Node类都实现为模板类，并用`List<double>`测试成功
+
+## 迭代器
 
-并通过 `main()` 函数中的基本测试。
+实现了`list_iterator`，拷贝构造时深拷贝的遍历操作使用迭代器完成
 
 ## 关于内卷
 

main.cpp

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 #include <cstdio>
 #include <memory>
 
-struct Node {
-    // 这两个指针会造成什么问题？请修复
-    std::shared_ptr<Node> next;
-    std::shared_ptr<Node> prev;
-    // 如果能改成 unique_ptr 就更好了!
-
-    int value;
-
-    // 这个构造函数有什么可以改进的？
-    Node(int val) {
-        value = val;
-    }
-
-    void insert(int val) {
-        auto node = std::make_shared<Node>(val);
-        node->next = next;
-        node->prev = prev;
-        if (prev)
-            prev->next = node;
-        if (next)
-            next->prev = node;
-    }
-
-    void erase() {
-        if (prev)
-            prev->next = next;
-        if (next)
-            next->prev = prev;
-    }
-
-    ~Node() {
-        printf("~Node()\n");   // 应输出多少次？为什么少了？
-    }
+template <class value_type>
+struct Node
+{
+	std::unique_ptr<Node> next;
+	Node* prev;
+	// 如果能改成 unique_ptr 就更好了!
+
+	value_type value;
+
+	// 这个构造函数有什么可以改进的？：防止单参数隐式构造，初始列构造减少一次赋值
+	explicit Node(value_type val) : value(val)
+	{}
+
+	void erase() {
+		if (next)
+			next->prev = prev;
+		if (prev)
+			prev->next = std::move(next);
+	}
+
+	~Node() {
+		printf("~Node() : %f\n", value); // 应输出多少次？为什么少了？：14次，share_ptr循环引用导致内存无法释放
+	}
 };
 
-struct List {
-    std::shared_ptr<Node> head;
-
-    List() = default;
-
-    List(List const &other) {
-        printf("List 被拷贝！\n");
-        head = other.head;  // 这是浅拷贝！
-        // 请实现拷贝构造函数为 **深拷贝**
-    }
-
-    List &operator=(List const &) = delete;  // 为什么删除拷贝赋值函数也不出错？
-
-    List(List &&) = default;
-    List &operator=(List &&) = default;
-
-    Node *front() const {
-        return head.get();
-    }
-
-    int pop_front() {
-        int ret = head->value;
-        head = head->next;
-        return ret;
-    }
-
-    void push_front(int value) {
-        auto node = std::make_shared<Node>(value);
-        node->next = head;
-        if (head)
-            head->prev = node;
-        head = node;
-    }
-
-    Node *at(size_t index) const {
-        auto curr = front();
-        for (size_t i = 0; i < index; i++) {
-            curr = curr->next.get();
-        }
-        return curr;
-    }
+
+template <class T>
+struct List
+{
+	using node_type = Node<T>;
+
+	class list_iterator
+	{
+	public:
+		using iterator_catagory = std::bidirectional_iterator_tag;
+		using difference_type = std::ptrdiff_t;
+		using value_type = node_type;
+		using pointer = node_type*;
+		using reference = node_type&;
+
+		list_iterator(pointer ptr) : m_ptr(ptr)
+		{}
+
+		reference operator*() { return *m_ptr; }
+		pointer operator->() { return m_ptr; }
+
+		list_iterator operator++() {
+			m_ptr = m_ptr->next.get();
+			return *this;
+		}
+
+		list_iterator operator++(int) {
+			return ++(*this);
+		}
+
+		friend bool operator==(const list_iterator a, const list_iterator b) {
+			return a.m_ptr == b.m_ptr;
+		}
+
+		friend bool operator!=(const list_iterator a, const list_iterator b) {
+			return a.m_ptr != b.m_ptr;
+		}
+
+	private:
+		node_type* m_ptr;
+	};
+
+public:
+	std::unique_ptr<node_type> head;
+	node_type* back;
+	List() = default;
+
+	List(List const& other) {
+		printf("List 被拷贝！\n");
+
+		// 请实现拷贝构造函数为 **深拷贝**
+		head = std::make_unique<node_type>(other.cbegin()->value);
+		back = head.get();
+		for (auto it = ++other.cbegin(); it != other.cend(); ++it) {
+			push_back(it->value);
+		}
+	}
+
+	List& operator=(List const&) = delete; // 为什么删除拷贝赋值函数也不出错？：编译器自动创建一个纯右值，再用移动构造将所有权转给等号左边的变量
+
+	List(List&&) = default;
+	List& operator=(List&&) = default;
+
+	node_type* front() const {
+		return head.get();
+	}
+
+	T pop_front() {
+		T ret = head->value;
+		head = std::move(head->next);
+		return ret;
+	}
+
+	void push_front(const T& value) {
+		auto node = std::make_unique<node_type>(value);
+		if (head)
+			head->prev = node.get();
+		else
+			back = node.get();
+		node->next = std::move(head);
+		head = std::move(node);
+	}
+
+	void push_back(const T& value) {
+		auto node = std::make_unique<node_type>(value);
+		node->prev = back;
+		back->next = std::move(node);
+		back = back->next.get();
+	}
+
+	node_type* at(size_t index) const {
+		auto curr = front();
+		for (size_t i = 0; i < index; i++) {
+			curr = curr->next.get();
+		}
+		return curr;
+	}
+
+	list_iterator cbegin() const { return list_iterator(head.get()); }
+
+	list_iterator cend() const { return list_iterator(nullptr); }
+
+	//TODO:非const的begin(),end()
+	//TODO:shared_ptr改unique_ptr
+	//TODO:end(),back实现修改，返回值依然是nullptr，但可以--
 };
 
-void print(List lst) {  // 有什么值得改进的？
-    printf("[");
-    for (auto curr = lst.front(); curr; curr = curr->next.get()) {
-        printf(" %d", curr->value);
-    }
-    printf(" ]\n");
+template <class T>
+void print(List<T> const& lst) {
+	// 有什么值得改进的？：常量引用传递避免拷贝
+	printf("[");
+	for (auto curr = lst.front(); curr; curr = curr->next.get()) {
+		printf(" %f", curr->value);
+	}
+	printf(" ]\n");
 }
 
 int main() {
-    List a;
+	List<double> a;
 
-    a.push_front(7);
-    a.push_front(5);
-    a.push_front(8);
-    a.push_front(2);
-    a.push_front(9);
-    a.push_front(4);
-    a.push_front(1);
+	a.push_front(7.2f);
+	a.push_front(5.5f);
+	a.push_front(8.2f);
+	a.push_front(2.1f);
+	a.push_front(9.3f);
+	a.push_front(4.5f);
+	a.push_front(1.9f);
 
-    print(a);   // [ 1 4 9 2 8 5 7 ]
+	print(a); // [ 1 4 9 2 8 5 7 ]
 
-    a.at(2)->erase();
+	a.at(2)->erase();
 
-    print(a);   // [ 1 4 2 8 5 7 ]
+	print(a); // [ 1 4 2 8 5 7 ]
 
-    List b = a;
+	List<double> b = a;
 
-    a.at(3)->erase();
+	a.at(3)->erase();
 
-    print(a);   // [ 1 4 2 5 7 ]
-    print(b);   // [ 1 4 2 8 5 7 ]
+	print(a); // [ 1 4 2 5 7 ]
+	print(b); // [ 1 4 2 8 5 7 ]
 
-    b = {};
-    a = {};
+	b = {};
+	a = {};
 
-    return 0;
+	return 0;
 }