链表迭代器实现 C++

我已经在 C++ 中创建了一个链接列表，并想为其实现一个迭代器，以便我可以执行范围循环：for (const int& i : list) where Linked_List<int> list;.

我的想法是创建Iterator作为Linked_List像这样的类：

这是我到目前为止得到的：

template <typename T>
class Linked_List
{
public:
    struct Iterator;
    struct Node;
public:
    Linked_List();
    ~Linked_List() noexcept(false);
    Linked_List(const Linked_List&) = delete;
    Linked_List(Linked_List&&) = delete;
    Linked_List& operator=(const Linked_List&) = delete;
    Linked_List& operator=(Linked_List&&) = delete;

    void push_back(T);
    void push_front(T);
    void pop_back();
    void pop_front();
    bool empty() const;
    T back() const;
    T front() const;
    //void swap(T, T);
    //void insert(Iterator, T);
    //void erase(Iterator);
    //Iterator begin() const;
    //Iterator end() const;
private:
    Node* head;
    Node* tail;
};

template<typename T>
struct Linked_List<T>::Node
{
    Node() : prev(nullptr), next(nullptr) {}
    Node(T t) : value(t), prev(nullptr), next(nullptr) {}
    Node* prev;
    Node* next;
    T value;
};

1. 这是一个好方法吗？
2. 增加列表时是否应该进行错误检查以检查是否current->next == tail？如果是这样，我该怎么做？因为我的迭代器没有带尾部的列表对象。

Edit： 我不确定如何实施struct Iterator;，当我弄清楚如何将它与列表连接以便我可以检查从迭代器返回的当前节点是否等于 Linked_List 中列表中的尾部时，我陷入了困境Iterator end() const method.

假设我已经为迭代器实现了所有必需的运算符，如下所示：

struct Iterator
{
    T& operator*() const { return current->value; }
    bool operator!=(const Iterator& rhs) { return (*_current != rhs._current); }
    Iterator& operator++()
    {
        current = current->next;
        return *this;
    }
};

我将如何实施Iterator Linked_List<T>::begin() const; and end() now?

我想象一个假想的用户创建一个这样的迭代器对象：Linked_List<int>::Iterator it;

一个想法是有一个不带参数的公共构造函数和一个将节点作为参数的私有构造函数_current将被设置为，并且有Linked_List作为朋友上课。

一些笔记。

申报地点有两种选择Node and Iterator。在列表类中作为List<T>::Node或外部作为Node<T>。这在一定程度上是一个品味问题。但从工程角度来看，嵌套类的符号名称更长，因此您的调试信息更大。此外，当嵌套类也是模板时，如果/必要时更难专门化它们（因为这需要首先完全专门化封闭模板），但这里的情况并非如此。

当一个列表节点用作列表头和尾时，它会导致更优雅的代码。空列表是一个节点，其next and prev指向它自己。push_front附加到list.next它指向第一个节点或其本身。push_back追加一个节点到list.prev它指向最后一个节点或其本身。插入/删除节点时，无需对第一个和最后一个节点进行特殊处理。例如。 ：

struct Node {
    Node *next_, *prev_;

    Node() 
        : next_(this), prev_(this)
    {}

    ~Node() { 
        unlink();
    }

    void push_back(Node* n) {
        n->next_ = this;
        n->prev_ = prev_;
        prev_->next_ = n;
        prev_ = n;
    }

    void unlink() {
        Node *next = next_, *prev = prev_;
        next->prev_ = prev;
        prev->next_ = next;
        next_ = this;
        prev_ = this;
    }
};

在上文中，Node只需要两个操作就能够维护一个列表。比那更多的，Node本身就是一个极简主义列表，可用于侵扰性的列表（在析构函数中自动取消链接）。注意如何使用this检查nullptr不必要的——Node始终是有效列表。

错误检查应仅在调试模式下进行（使用assert， 例如）。否则，这些检查会通过不必要的运行时检查来惩罚正确的应用程序。

这是一个基于您的想法的最小工作示例：

template<class T>
class List;

class Iterator;

class Node {
    friend class Iterator;
    template<class T> friend class List;

protected:
    Node *next_, *prev_;

    void push_back(Node* n) {
        n->next_ = this;
        n->prev_ = prev_;
        prev_->next_ = n;
        prev_ = n;
    }

    void unlink() {
        Node *next = next_, *prev = prev_;
        next->prev_ = prev;
        prev->next_ = next;
        next_ = this;
        prev_ = this;
    }

public:
    Node()
        : next_(this), prev_(this)
    {}

    ~Node() { unlink(); }
};

class Iterator {
protected:
    Node* node_;

    Iterator(Node* node)
        : node_(node)
    {}

public:
    Iterator& operator++() {
        node_ = node_->next_;
        return *this;
    }

    bool operator==(Iterator b) const { return node_ == b.node_; }
    bool operator!=(Iterator b) const { return node_ != b.node_; }

    // Implement the rest of iterator interface.
};

template<class T>
class List {
    class NodeT : public Node {
        friend class List<T>;
        T value_;
        NodeT(T t) : value_(t) {}
    };

    template<class U>
    class IteratorT : public Iterator {
        friend class List<T>;
        NodeT* node() const { return static_cast<NodeT*>(node_); }
    public:
        U& operator*() const { return node()->value_; }
        U* operator->() const { return &node()->value_; }
        operator IteratorT<U const>() const { return node_; } // iterator to const_iterator conversion
        IteratorT(Node* node) : Iterator{node} {}
    };

    Node list_;

public:
    using iterator = IteratorT<T>;
    using const_iterator = IteratorT<T const>;

    ~List() { clear(); }

    bool empty() const { return list_.next_ == &list_; }

    iterator begin() { return list_.next_; }
    iterator end() { return &list_; }

    void push_back(T t) { list_.push_back(new NodeT(t)); }
    void erase(const_iterator i) { delete i.node(); }

    void clear() {
        while(!empty())
            erase(begin());
    }

    // Implement the rest of the functionality.
};

int main() {
    List<int> l;
    l.push_back(1);
    l.push_back(2);
    l.push_back(3);
    for(auto elem : l)
        std::cout << elem << ' ';
    std::cout << '\n';
}