朋友们好,这篇博客我们继续C++的初阶学习，最近我学习了C++中的STL库中的list容器，对于常用容器，我们不仅要会使用其常用的函数接口，我们还有明白这些接口在其底层是如何实现的。所以特意整理出来一篇博客供我们学习和,如果文章中有理解不当的地方,还希望朋友们在评论区指出,我们相互学习,共同进步!

一:基本结构

由源代码可知，list容器是有一个带头双向循环链表实现，所以我们模拟实现也需要实现一个带头双向循环链表的数据结构。

template<class T>
	struct list_node
	{
		list_node<T>* _next;
		list_node<T>* _prev;
		T _data;

		list_node(const T& val = T())//用一个匿名对象来做缺省参数
			:_next(nullptr)
			, _prev(nullptr)
			, _data(val)
		{}
	};
template<class T>
	class list
	{
	public:
		typedef list_node<T> Node;
	private:
		Node* _head;
	};
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二:list的迭代器的构造

list的迭代器与vector的迭代器不一样，list的迭代器是一个自定义类型的对象，成员变量包含一个指向节点的指针。

template<class T, class Ref, class Ptr>
	struct __list_iterator
	{
		typedef list_node<T> Node;
		typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> self;
		Node* _node;

		__list_iterator(Node* node)
			:_node(node)
		{}

		// 析构函数  -- 节点不属于迭代器，不需要迭代器释放
		// 拷贝构造和赋值重载 -- 默认生成的浅拷贝就可以

		// *it
		Ref operator*()
		{
			return _node->_data;
		}

		Ptr operator->()
		{
			//return &(operator*());
			return &_node->_data;
		}

		self& operator++()
		{
			_node = _node->_next;
			return *this;
		}

		self operator++(int)
		{
			self tmp(*this);//拷贝构造
			_node = _node->_next;
			return tmp;//因为tmp出了作用域就不在了，所以不可以引用返回
		}

		self& operator--()
		{
			_node = _node->_prev;
			return *this;
		}

		self operator--(int)
		{
			self tmp(*this);
			_node = _node->_prev;
			return tmp;
		}
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⭐️⭐️⭐️即用一个自定义类型封装，通过运算符的重载使迭代器实现像指针一样的操作行为。

三：迭代器的实现

	template<class T>
	class list
	{
		typedef list_node<T> Node;
	public:
		typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator;
		typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
		//仅仅是为了改名，如果不是为了改名，不用写。

		__list_iterator<T, const T&, const T*> begin() const
		{
			// list_node*
			return __list_iterator<T, const T&, const T*>(_head->_next);
			//构造一个匿名对象
		}

		const_iterator end() const
		{
			return const_iterator(_head);
		}

		iterator begin()
		{
			return iterator(_head->_next);//构造一个匿名对象来返回
			//return _head->_next;//也可以，因为单参数构造函数支持隐式类型转换。
			//iterator it = _head->_next   隐式调用
		}

		iterator end()
		{
			return iterator(_head);
		}
	}
		
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四：insert，erase

		// 插入在pos位置之前
		iterator insert(iterator pos, const T& x)//pos是一个迭代器对象
		{
			Node* newNode = new Node(x);
			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;

			// prev  newnode  cur
			prev->_next = newNode;
			newNode->_prev = prev;
			newNode->_next = cur;
			cur->_prev = newNode;

			return iterator(newNode);
		}

		iterator erase(iterator pos)
		{
			assert(pos != end());

			Node* cur = pos._node;
			Node* prev = cur->_prev;
			Node* next = cur->_next;

			// prev  next
			prev->_next = next;
			next->_prev = prev;
			delete cur;

			return iterator(next);
		}
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五：push_back,push_front,pop_back,pop_front

void push_back(const T& x)
		{
			//Node* tail = _head->_prev;
			//Node* newnode = new Node(x);

			 _head    tail  newnode
			//tail->_next = newnode;
			//newnode->_prev = tail;
			//newnode->_next = _head;
			//_head->_prev = newnode;

			insert(end(), x);
		}

		void push_front(const T& x)
		{
			insert(begin(), x);
		}

		void pop_back()
		{
			erase(--end());
			//这里不可以用end()-1吧，因为尾部迭代器在尾删后是需要变得
		}

		void pop_front()
		{
			erase(begin());
		}
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⭐️这里均复用了insert和erase函数。

六：构造函数与赋值重载

		list()//带头双向循环链表，初始化要先把头弄出来
		{
			_head = new Node();
			//自定义类型去调用对应类的构造函数,带不带这个括号都可
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		}

		// lt2(lt1)————传统写法
		/*list(const list& lt)
		{
		_head = new Node();
		_head->_next = _head;
		_head->_prev = _head;

		for (auto e : lt)
		{
		push_back(e);//push_back中复用insert，insert中完成深拷贝
		}
		}*/

		void empty_init()
		{
			_head = new Node();
			_head->_next = _head;
			_head->_prev = _head;
		}

		//如果我们写现代写法，那么必须提供相应的带参构造
		template <class InputIterator>
		list(InputIterator first, InputIterator last)
		{
			empty_init();

			while (first != last)
			{
				push_back(*first);//push_back中调用insert时会完成相应深拷贝
				++first;
			}
		}

		void swap(list<T>& lt)
		{
			std::swap(_head, lt._head);//交换头节点
		}

		// lt2(lt1) -- 现代写法
		list(const list<T>& lt)
		{
			empty_init();//总不能把一个野指针换给别人呀！
			list<T> tmp(lt.begin(), lt.end());
			swap(tmp);
		}

		// lt2 = lt1
		list<T>& operator=(list<T> lt)
		//list lt = lt1，传值传参这一步就调用了拷贝构造完成深拷贝
		{
			swap(lt);
			return *this;
		}
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⭐️⭐️⭐️注意现代写法的方法

七：析构与清空

		~list()
		{
			clear();
			delete _head;
			_head = nullptr;
		}

		void clear()
		{
			iterator it = begin();
			while (it != end())
			{
				it = erase(it);//用返回值更新，防止迭代器失效
			}
		}
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