💭 写在前面
我们在上一章说过，list 其实就是带哨兵位循环双向链表而已，这种链表虽然结构复杂，但是实现起来反而是最简单的，我们在数据结构专栏中有过详细的讲解。
当时我们是用C语言实现，这里对 list 的实现其实也是大同小异的。当然，我们重点还是倾向于去理解它的底层实现原理，所以我们将对其实现方式进行进一步地简化，并且按照我们自己习惯的命名风格去走。
我们之前已经模拟实现过 string 和 vector 了，这是本专栏 STL 的第三个模拟实现，相信大家已经能够做到 "驾轻就熟" 了，因此在讲解的时，出现重复的知识点我们就一笔带过。我们将重点去讲解迭代器的实现！本章我们要对迭代器有一个新的认知，迭代器不一定就是一个原生指针，也有可能是一个自定义类型。本章我们将通过自定义类型的运算符重载去控制我们的迭代器的 "行为"。
Ⅰ. list 基本框架的实现
0x00 结点的建构
我们还是参考《STL源码剖析》，用 STL3.0 版本去实现一个阉割版的 list 。
既然是要实现链表，我们首先要做的应该是建构结点。
此外，为了和真正的 list 进行区分，我们这里仍然在自己的命名空间内实现。
回想一下我们的《树锯结构》专栏中，双链表是如何定义的：
当时我们使用 typedef 的，但我们在讲模板的时候说过，有时候 typedef 做不到 "真正的通用"。
❓ 思考：对于 list 的模拟实现，我们是否可以继续用 typedef 去定义其类型？
（范大将军从类模板章节连夜赶到这里怒斥 typedef ）
而我们即将要实现的 list，需要的肯定是 "通用的 list" ，像这种情况 typedef 就帮不上忙了。
我们这里使用模板去解决：
💬 代码：建构双链表的结点：
namespace chaos { template<class T> // 添加模板参数列表 struct ListNode { T _data; // 用来存放结点的数据 ListNode<T>* _next; // 指向后继结点的指针 ListNode<T>* _prev; // 指向前驱结点的指针 }; }
❓ 思考：为什么这里 ListNode 要加 <T> ？
💡 解读：因为类模板不支持自动推类型。 结构体模板或类模板在定义时可以不加 <T>，但 使用时必须加 <T>。
准备好 _data，放置好前驱 _next 和后继结点 _prev 后，我们的结点就有了 "结构" ——
（我们将如此表示双链表）
我们知道，结构体 struct 在 C++ 中升级成了类，因此它也有调用构造函数的权利。
也就是说，在创建结构体对象的时会调用构造函数。
既然如此，结点的初始化工作，我们可以考虑写一个构造函数去初始化，岂不美哉？
（我们继续往下看）
0x01 结点初始化
其实结点初始化就是 "创建新结点" ，即我们之前讲数据结构时实现的 CreateNewList() 接口。
我们先不考虑开空间的事，这里就完成初始化的工作：
① 将数据给给 data
② 将 next 和 prev 都置成空
这些任务我们可以写到 struct ListNode 的构造函数中，我们还可以设计成全缺省，给一个匿名对象 T() 。如此一来，如果没有指定初识值，它就会按模板类型去给对应的初始值了。
💬 结点初始化：
namespace chaos { template<class T> struct ListNode { T _data; // 用来存放结点的数据 ListNode<T>* _next; // 指向后继结点的指针 ListNode<T>* _prev; // 指向前驱结点的指针 ListNode(const T& data = T()) // 全缺省构造（初始化） : _data(data) , _next(nullptr) , _prev(nullptr) {} }; }
至此，结点已经写好了。
0x02 结点连接
设计好结点后，我们现在可以开始实现 list 类了。
考虑到我们刚才实现的 "结点" ListNode<T> 类型比较长，为了美观我们将其 typedef 成 Node：
现在，我们用 Node 就表示 ListNode<T> 了，这也符合我们之前的使用习惯。
因为是带头（哨兵位）双向循环链表，我们先要带个头儿。
我们先要把头结点 _pHead 给设计出来，而 _prev 和 _next 是默认指向头结点的。
💬 代码：pHead：
namespace chaos { template<class T> class list { typedef ListNode<T> Node; // 重命名为Node public: /* 构造函数：初始化头结点 */ list() { _pHead = new Node(); // 开空间，调用ListNode() _pHead->_next = _pHead; // 默认指向头结点 _pHead->_prev = _pHead; // 默认指向头结点 } private: Node* _pHead; // 头结点指针 }; }
0x03 push_back 尾插
还是按老规矩，我们先去实现一下最经典的 push_back 尾插，好让我们的 list 先跑起来。
尾插我们需要做什么呢？我们来冷静分析一下：
Step1：找到尾结点并创建新节点：
双向带头循环链表，虽然我们没有定义 _pTail，但是找到尾结点真的是轻轻松松，
因为双向带头循环链表真的是太简单了而且全特么是 Fucking ，
尾结点就是头结点的前驱指针，直接 _pHead->_prev， 的速度去取就完事了！
然后直接 new 一个新结点 new_node，自动调用我们刚才写的 "建构结点" struct ListNode
至此，我们就找到了尾结点，并准备好要插入的新节点了。
Step2：拆线重缝：连接 pTail 和 new_node
pTail 的后继指针 _next 原来是指向 _pHead 的，因为我们插入了新结点，
所以我们改变 pTail 的后继指针的指向，让其指向 new_node，
相对的，新结点 new_node 的前驱指针也是要指向 new_node 的，形成一个 "连接" 。
（new_node 的前驱和后继指针默认都是 nullptr，它后继的连接我们继续往下看）
Step3：拆线重缝：连接 new_node 和 _pHead
一样的，这里我们要改变的是 new_node 的后继指针和 _pHead 的前驱指针的指向。
将 new_node 的 _next 指向 _pHead，并将 _pHead 的 _prev 指向 new_node 即可。
如此一来，我们的 "缝合操作" 就大功告成了，我们可以开始代码实现了。
💬 代码：实现尾插操作（注释为思路草图）
template<class T> class list { typedef ListNode<T> Node; // 重命名为Node public: /* 尾插：push_back */ void push_back(const T& x) { /* * 我们可以通过 pHead->prev，找到 pTail: * * phead <-> ... <-> ptail * ↑_________________↓ * */ Node* pTail = _pHead->_prev; // pHead的前驱就是pTail Node* new_node = new Node(x); // 创建新结点（会调用构造，自动创建） /* * * 因为插入了新结点(new_node)，所以我们需要把链表 “重新连接” 一下： * * (A) * pHead <-> ... <-> pTail <-> new_node * ↑_____________________________↓ * (B) */ //（A） pTail 与 new_node 的链接 pTail->_next = new_node; new_node->_prev = pTail; // (B) new_node 与 pHead 的链接 new_node->_next = _pHead; _pHead->_prev = new_node; } private: Node* _pHead; };
尾插写好了，我们来跑一下看看效果如何。
我们随便插入一些数据，然后打开监视窗口看看 push_back 的效果如何。
void test_list1() { list<int> L; L.push_back(1); L.push_back(2); L.push_back(3); L.push_back(4); }
🐞 调试结果如下：
即使我们链表为空，也是可以进行尾插操作的，这就是结构的优势。
Ⅱ. list 迭代器的实现
0x00 引入：什么！迭代器不一定都是原生指针？
list 的重点是迭代器，因为这里的迭代器的实现和我们之前讲的实现方式都不同。
我们之前讲的 string 和 vector 的迭代器都是一个原生指针，实现起来是非常简单的。
但是 list 是一个链表，你的迭代器还能这样去实现吗？在空间上不是连续的，如何往后走？
而这些所谓的 "链接" 其实都是我们想象出来的，实际上根本就不存在。
而这些链接的含义只是 "我存的就是你的地址" ，所以我可以找到你的位置。
而我要到下一个位置的重点是 —— 解引用能取到数据，++ 移动到下一位：
而自带的 解引用* 和 ++ 的功能，是没法在链表中操作的。
但是，得益于C++有运算符重载的功能，我们可以用一个类型去对结点的指针进行封装！
然后重载运算符 operator++ 和 operator* ，是不是就可以控制其解引用并 ++ 到下一个位置了？
💭 回想：运算符重载就是能让自定义类型像内置类型一样使用，回想一下我们当时讲解日期类的实现，是如何 ++ 到下一天的？当时是我们自己对 operator++ 进行重载，去实现 "进位" 操作的，之后我们使用 ++ 就可以调用那个我们实现的函数。
所以，我们首先要做的是对这两个运算符进行重载！
0x01 迭代器的构造
💬 代码：只需要用一个结点的指针就可以构造了：
template<class T> struct __list_iterator { typedef ListNode<T> Node; // 重命名 Node* _node; /* 迭代器的构造 */ __list_iterator(Node* x) : _node(x) {} };
0x02 operator++
加加分为前置和后置，我们这里先实现以下前置++。
💬 代码：前置++的实现：
/* ++it */ __list_iterator<T>& operator++() { _node = _node->_next; // 让 _node 指向下一个结点 return *this; // 返回加加后的值 }
因为前置是直接改变本体，我们直接 return *this 即可。
因为除了作用域还在，所以可以用引用返回， __list_iterator<T>&
对应的，后置++ 我们可以拷贝构造出一个 tmp 存储原来的值，这样虽然改变本体了，
但是返回的还是之前的值，这就实现了后置++。此外，因为前置++后置++都是 operator++，
区分方式是后置++用占位符 (int) 占位，这些知识点我们在之前讲解日期类的时候都说过。
💬 代码：后置++的实现：
/* it++ */ __list_iterator<T> operator++(int) { __list_iterator<T> tmp(*this); // 拷贝构造一个tmp存储原来的值 _node = _node->_next; // 让自己++ return tmp; // 返回原来的值 }
0x03 operator*
解引用就是取结点 _node 里的数据，
并且 operator* 和指针一样，不仅仅能读数据，还能写数据。
为了使 operator* 能支持修改的操作，我们这里用引用返回 & （返回 _node 中 _data 的别名）
💬 代码：解引用的重载：
/* 解引用 */ T& operator*() { return _node->_data; // 返回结点的数据 }
这样，你用 *it 也就支持修改的操作了：
0x04 测试效果（实现一下 begin 和 end）
有了 operator++ 和 operator* ，我们就可以来测试一下我们的迭代器了。
begin 和 end 的位置，我们画个图去看：
begin 是第一个存有效数据的结点，即 _pHead 的下一个位置的结点。
而 end 返回的是最后一个数据的下一个位置，即 _pHead（循环链表，懂得都懂）。
💬 代码：在 list 类中设计 begin 和 end
template<class T> class list { typedef ListNode<T> Node; public: typedef __list_iterator<T> iterator; // 重命名成iterator iterator begin() { return iterator(_pHead->_next); } iterator end() { return iterator(_pHead); } list() {...} void push_back(const T& x) {...} private: Node* _pHead; };
因为判断迭代器要用到 != ，所以我们还要实现以下这两个操作符的重载。
0x05 operator!=
❓ 思考：如何判断是否相等呢？
如果两个迭代器结点的指针指向的是同一个结点，那就说明是相等的迭代器。
反之，如果不是就说明不是相等的迭代器！
💬 代码：这里我们利用 bool 的性质直接 return 返回要判断的条件即可：
/* != */ bool operator!=(const __list_iterator<T>& it) { return _node != it._node; // 它们结点的指针不一样吗？T or F }
OK，现在我们可以来测试一下我们的迭代器了：
void test_list1() { list<int> L; L.push_back(1); L.push_back(2); L.push_back(3); L.push_back(4); list<int>::iterator it = L.begin(); while (it != L.end()) { cout << *it << " "; it++; } cout << endl; }
🚩 运行结果如下：
（大功告成）
🔺 总结：
0x06 感受类型的意义
经此一役，我们知道了 迭代器不一定是原生指针，也有可能是自定义类型的指针。
void f() { Node* pNode = _pHead->_next; iterator it = _pHead->_next; *pNode; *it; ++pNode; ++it; }
Node* 原生指针和一个迭代器对象，它们占用的空间是一样大的，都是 ，
并且存的值也是一样的，但是对它们使用运算符的意义和结果是不一样的。
这就是类型的意义，类型的力量！C++ 自定义类型、运算符重载，这一切都是有意义的。
0x07 迭代器的拷贝构造、赋值和析构
❓ 思考：拷贝构造和赋值重载是否需要自己实现？析构呢？
先说结论 —— list 的拷贝构造和赋值不需要自己实现，默认生成的即可。
it2(it1) it2 = it1 浅拷贝
当前迭代器赋值给另一个迭代器是不需要深拷贝的，浅拷贝就可以。
我们再来谈谈析构函数，为什么不需要自己实现。
template<class T> struct __list_iterator { typedef ListNode<T> Node; Node* _node; ... }
迭代器这里虽然有一个结点的指针，但是它并不是迭代器管的，是链表 list 管的，
链表 list 的析构函数会把这个结点 _node 给释放掉的。
所以它的释放和迭代器没什么关系，所以我们不需要关心它的析构。
🌰 举个比较形象的例子：
这就好比你在家吃饭和在饭店吃饭，你在家吃饭，自己吃饭自己洗碗。
而你在饭店吃饭就不一样了，吃就行了，吃完是不需要自己洗碗的。（霸王餐除外啊）
你在这里管就是越俎代庖了，东厂管得了的我西厂要管，东厂管不了的我西厂更要管！
（雨化田是吧，纯纯的 "多管闲事" ）
你去饭店吃饭吃完还帮人家把碗洗了，什么绝世大好人……
当然你去写也没人拦你，写 STL3.0 的大哥就自己实现了拷贝构造，并且是浅拷贝，
也就是你不写，自动生成出来的那个浅拷贝，其实默认生成的就可以了。
大哥可能考虑到可能会要构造一个无参的迭代器的情况，所以自己去实现了一下：
（具体可以去看看的TL3.0的源代码，反正我是没找到有要构造无参迭代器的场景）
总结：迭代器是借助结点的指针访问修改链表的，结点是属于链表的，而不属于迭代器，所以不用去管它的释放问题。 因此，拷贝构造、赋值重载和析构函数，这些都不需要自己实现，默认生成的可以。
0x08 引入：print_list 链表打印函数
我们刚才实现好了迭代器，我们是这么去用的：
list<int>::iterator it = L.begin(); while (it != L.end()) { cout << *it << " "; it++; } cout << endl;
不用范围 for 的前提下去用迭代器似乎挺麻烦的，我们可以把它放到一个函数里：
这里考虑到减少拷贝，我们使用引用返回，我们之前也说过这种情况能用 const 就用 const。
所以这里就成 const_iterator 了，而我们刚才实现的是普通迭代器，会导致没法遍历。
🔨 测试：我们可以来试试
void print_list(const list<int>& L) { list<int>::const_iterator it = L.begin(); while (it != L.end()) { cout << *it << " "; it++; } cout << endl; } void test_list2() { list<int> L; L.push_back(2); L.push_back(4); L.push_back(6); L.push_back(8); print_list(L); }
🚩 运行结果：报错 （而且聪明的编译器都给你画波浪线提醒了）
❓ 思考：想想本质 —— const 迭代器和普通迭代器的区别是什么？
💡 解答：普通迭代器访问普通对象，可读可写；const 迭代器访问 const 对象，可读但不可写。
所以我们这里自然是 需要实现 const 迭代器，即实现一个 "可读但不可写" 的迭代器。
（可以 ++ 可以解引用，但解引用的时候不能修改）
所以直接在 __list_iterator 里面重载一个 const 类型的 operator* 解决不了问题，
我们得重新实现一个 __const_list_iterator 出来。（当然，更好的方法我们放到后面讲）
0x09 const 迭代器的实现
传统的方法是把 list_iterator 这个类 一下，然后把名称改成 __const_list_iterator
（话不多说我们直接CV大法用起来）
💬 代码：定义 const 迭代器
/* 定义const迭代器 */ template<class T> struct __const_list_iterator { typedef ListNode<T> Node; Node* _node; __const_list_iterator(Node* x) : _node(x) {} /* 解引用 */ const T& operator*() { return _node->_data; // 返回结点的数据 } /* ++it */ __const_list_iterator<T>& operator++() { _node = _node->_next; // 让 _node 指向下一个结点 return *this; // 返回加加后的值 } /* it++ */ __const_list_iterator<T> operator++(int) { __const_list_iterator<T> tmp(*this); // 拷贝构造一个tmp存储原来的值 _node = _node->_next; return tmp; } /* != */ bool operator!=(const __const_list_iterator<T>& it) { return _node != it._node; // 它们结点的指针不一样吗？T or F } }
这里我们把 __list_iterator 都修改成 __const_list_iterator，
并且对于解引用 operator* 的重载，我们将其改成 const 引用返回，这样就只能读不能写了。
💬 代码：然后我们这里再在 list 中 typedef 一下 const 迭代器：
/* 定义链表 */ template<class T> class list { typedef ListNode<T> Node; // 重命名为Node public: /* 迭代器 */ typedef __list_iterator<T> iterator; typedef __const_list_iterator<T> const_iterator; // 👈 重命名const迭代器 iterator begin() { return iterator(_pHead->_next); // 调用 __list_iterator<T> } iterator end() { return iterator(_pHead); } ... }
💡 解读：const 迭代器和普通迭代器就不是一个类型了，是另外一个类型。
我们说了，不是迭代器是 const，而是对象是 const，所以要调用 const 的 begin 和 end 才行，
所以还要写 __const_list_iterator 类型的 begin 和 end，我们用 const 去修饰，限制它写的权限。
💬 代码：实现 const 类型的 begin 和 end
// 👇 const 迭代器的 begin 和 end const_iterator begin() const { return const_iterator(_pHead->_next); } const_iterator end() const { return const_iterator(_pHead); }
搞定了，这种 重新实现一个 __const_list_iterator 的方式确实是可以的。
🔨 测试代码：我们再来调用一下 print_list 函数：
void print_list(const list<int>& L) { list<int>::const_iterator it = L.begin(); while (it != L.end()) { cout << *it << " "; it++; } cout << endl; } void test_list2() { list<int> L; L.push_back(2); L.push_back(4); L.push_back(6); L.push_back(8); print_list(L); }
🚩 运行结果：（运行成功）
我们再来看看我们的 const 迭代器效果如何：
这里 *it 调用的是 __const_list_iterator 的 operator*，它返回的是 const T&，限制了写了功能。
大功告成了，我们成功实现了 list 的 const 迭代器，
这种实现方式可以是可以，但是这么实现好像有点搓啊！代码是完全冗余的有木有！
这个 const 迭代器和普通迭代器也就是类型名称和返回值不一样而已……
有没有办法可以优化一下呢？我们继续往下看！
0x0A 妙用模板实现 const 迭代器
通过加一个额外的模板参数去控制 operator 的返回值，你能想到吗？
🐂🍺！太妙了，我们来看看大哥是怎么做的 —— 在定义 template 模板的时增加一个参数 Ref ：
这样的话，我们 operator* 的返回值我们不要用 T&了，我们改成 Ref：
也就是说，让 operator* 的返回值变成 Ref 这个模板参数！
💬 代码：之后我们就可以在 list 中 typedef 的时候就可以做到 "分流" ，传 T& 或 const T&：
/* 定义链表 */ template<class T> class list { typedef ListNode<T> Node; public: /* 迭代器 */ typedef __list_iterator<T, T&> iterator; typedef __list_iterator<T, const T&> const_iterator; iterator begin() { return iterator(_pHead->_next); } iterator end() { return iterator(_pHead); } const_iterator begin() const { return const_iterator(_pHead->_next); } const_iterator end() const { return const_iterator(_pHead); }
情况一：Ref 是 T&，可读可写
🔑 解读：这里 test_list1 是一个普通对象，调用的自然是普通的 begin。 begin 返回的是普通迭代器 __list_iterator<T, T&>，第二个模板参数是 T&，Ref 就是 T& 了。operator* 的返回值 Ref 是 T& 了，这样就做到了可读可写了。
情况二：Ref 是 const T&，可读但不可写
💡 解读：比如这里的 print_list 就是一个 const 对象，它调用的就是 const 的 begin。const begin 返回的是 const 迭代器 __list_iterator<T, const T&>，第一个值传的都是 T，第二个值 const T& 传给 Ref。那么 operator* 的返回值 Ref 就是 const T& 了，这样就做到了可读但不可写的。
我们本来是要实现两个类的，但是这里就额外加一个模板参数就搞定了，
这就是高手写的代码，而我自己去写可能就是写一个重复的类去实现了。
0x0B 将模板重命名
此时去编译，是编译不通过的。
因为我们多定义了一个 Ref，所以 __list_iterator 中的所有类模板都得加上它，比如：
这太烦了，马上我们甚至还要再加个模板参数 Ptr 呢（剧透一下），
这样加来加去是不是太不方便了？我们来看看设计 STL 的大佬是怎么做的：
把这些都 typedef 一下，这样我们就可以把 __list_iterator<T, Ref> 写成 self 了：
💬 代码：真的是非常方便，我们来替换一下：
/* 定义迭代器 */ template<class T, class Ref> struct __list_iterator { typedef ListNode<T> Node; typedef __list_iterator<T, Ref> self; // 为了方便我们重命名为self Node* _node; __list_iterator(Node* x) : _node(x) {} /* 解引用 */ Ref operator*() { return _node->_data; // 返回结点的数据 } const T& operator*() const { return _node->_data; // 返回结点的数据 } /* ++it */ self& operator++() { _node = _node->_next; // 让 _node 指向下一个结点 return *this; // 返回加加后的值 } /* it++ */ self operator++(int) { self tmp(*this); // 拷贝构造一个tmp存储原来的值 _node = _node->_next; return tmp; } /* != */ bool operator!=(const self& it) { return _node != it._node; // 它们结点的指针不一样吗？T or F } // 顺手再把 -- 写了 /* --it */ self& operator--() { _node = _node->_prev; return *this; } /* it-- */ self operator--(int) { self tmp(*this); _node = _node->_prev; return tmp; } };
🚩 运行结果如下：（运行成功）
0x0C 箭头操作符
迭代器是像指针一样的，所以要重载两个解引用。
为什么？指针如果指向的类型是原生的普通类型，要取对象是可以用解引用，
但是如果指向而是一个结构，并且我们又要取它的每一个成员变量，就像这样：
💬 示例：比如是一个日期类，假设我们没有实现其流插入，我们自己访问
struct Date { int _year; int _month; int _day; Date(int year = 1, int month = 1, int day = 1) : _year(year) , _month(month) , _day(day) {} }; void test_list3() { list<Date> L; L.push_back(Date(2022, 5, 1)); L.push_back(Date(2022, 5, 2)); L.push_back(Date(2022, 5, 3)); list<Date>::iterator it = L.begin(); while (it != L.end()) { // cout << *it << " "; 假设我们没有实现流插入，我们自己访问 cout << (*it)._year << "/" << (*it)._month << "/" << (*it)._day << endl; it++; } cout << endl; }
🚩 运行结果如下：
我们发现，在我们没有实现日期类的流提取运算符的前提下，想去迭代链表 L，
我们就需要 *(it)._xxx 去访问，而大多数主流习惯应该是用 -> 去访问的：
（诚然，用 *. 去访问完全没有问题，这个在本人《维生素C语言》专栏中提到过）
所以我们这里可以去实现一下箭头操作符 ->
💬 代码：其实现方式似乎有些出乎意料，思考下原理是什么？
/* 解引用 */ Ref operator*() { return _node->_data; // 返回结点的数据 } T* operator->() { return &_node->_data; }
🔺 总结：所有类型重载 operator-> 时都会省略一个箭头。（后期讲智能指针还会再提）
还没完，这里也面临一个问题 —— 就是我们刚才提到的 const 迭代器。
如果你是一个 const 迭代器你用箭头也是可以去修改数据的，基于这样的一个原因，
我们还要增加一个模板参数：Ptr （刚才剧透的）
此时我们刚才 typedef 的 self 是不是就体现出方便的价值了？
我们这里增加一个新的模板参数，其他地方都不用改，只需要 self 里加个 Ptr：
太方便了！我们直接把 operator-> 的返回值修改成 Ptr 就行了，
到时候我们传一个 T* 或 const T* 给 Ptr 就做到适配普通迭代器和 const 迭代器的 operator-> 了。
（和 operator* 一样的原理，我们下面传的时候增加一个参数）
💬 代码：
/* 定义迭代器 */ template<class T, class Ref, class Ptr> struct __list_iterator { typedef ListNode<T> Node; typedef __list_iterator<T, Ref, Ptr> self; // 为了方便我们重命名为self Node* _node; __list_iterator(Node* x) : _node(x) {} /* 解引用 */ Ref operator*() { return _node->_data; // 返回结点的数据 } Ptr operator->() { return &_node->_data; } ... }; /* 定义链表 */ template<class T> class list { typedef ListNode<T> Node; // 重命名为Node public: /* 迭代器 */ typedef __list_iterator<T, T&, T*> iterator; typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator; ... }
这里我们把传递的值增加一个 T* 和 const T* ，如此一来就做到了完美的适配。
0x0D 反向迭代器的实现
我们来看一下源代码是如何实现的：
反向迭代器其实就是对正向迭代器的一种封装 —— 适配器模式（配接器模式）。
（这里我们先做一个简单的了解，我们将在下一章进行详细的探讨）
💬 代码：反向迭代器的实现：
namespace chaos { // Iterator是哪个容器的迭代器，reverse_iterator<Iterator>就可以 // 适配出哪个容器的反向迭代器。复用的体现 template <class Iterator, class Ref, class Ptr> class reverse_iterator { typedef reverse_iterator<Iterator, Ref, Ptr> self; public: reverse_iterator(Iterator it) :_it(it) {} Ref operator*() { //return *_it; Iterator prev = _it; return *--prev; } Ptr operator->() { return &operator*(); } self& operator++() { --_it; return *this; } self& operator--() { ++_it; return *this; } bool operator!= (const self& rit) const { return _it != rit._it; } private: Iterator _it; }; }
Iterator 是那个容器的迭代器，reverse_iterator<Iterator> 就可以适配出哪个容器的反向迭代器。复用的体现。
Ⅲ. list 增删查改的实现
0x00 在 pos 位置前插入 - insert
在 pos 位置插入，我们通过 pos 去找到前驱 prev，之后创建新结点，再进行 "缝合" 操作，
这个我们在前面讲 push_back 的时候详细说过了，这里不在细说。具体看图：
💬 代码：在 pos 位置前插入
/* 在pos位置前插入 */ void insert(iterator pos, const T& x) { Node* cur = pos._node; // 找到pos位置的结点 Node* cur_prev = cur->_prev; // 因为要在pos位置前插入，所以要找到当前pos位置的前一个结点 Node* new_node = new Node(x); // 创建新节点 // 缝合： cur_prev <-> new_node <-> cur cur_prev->_next = new_node; new_node->_prev = cur_prev; new_node->_next = cur; cur->_prev = new_node; }
❓ 思考：erase 以后，pos 是否失效？不会。
⚡ 优化：
/* 在pos位置前插入 */ iterator insert(iterator pos, const T& x) { Node* cur = pos._node; // 找到pos位置的结点 Node* cur_prev = cur->_prev; // 因为要在pos位置前插入，所以要找到当前pos位置的前一个结点 Node* new_node = new Node(x); // 创建新节点 // 缝合： cur_prev <-> new_node <-> cur cur_prev->_next = new_node; new_node->_prev = cur_prev; new_node->_next = cur; cur->_prev = new_node; return iterator(new_node); }
有了 insert，我们就可以让之前为了快速把 list 跑起来而实现的 push_back 用 insert 复用一下。
⚡ 代码复用：push_back
/* 尾插：push_back */ void push_back(const T& x) { //Node* pTail = _pHead->_prev; // pHead的前驱就是pTail //Node* new_node = new Node(x); // 创建新结点（会调用构造，自动创建） // //pTail->_next = new_node; //new_node->_prev = pTail; //new_node->_next = _pHead; //_pHead->_prev = new_node; insert(end(), x); // 在end（pHead）前插入，即尾插 }
push_back 复用 insert，pos 我们给 end() 。因为 end() 是头结点 _pHead，
在头结点前面插入，insert 的 cur_prev 就会代表尾结点，会在 cur_prev 后面插入 new_node，
并完成 "缝合"，这就做到了尾插。如果不明白这里为啥要传 end 作为 pos，可以看图理解：
0x01 push_front 头插
push_back 有了，我们顺手再把 push_front 写了。
💬 代码：push_front
/* 头插：push_front */ void push_back(const T& x) { insert(begin(), x); // 在begin（头结点的下一个结点）前插入，即头插 }
0x02 删除 pos 位置的结点 erase
删除 pos 位置结点，步骤如下：
① 找到 pos 的前驱和后继
② 释放 pos 位置结点
③ 将已删除的 pos 结点的前驱和后继 "缝合"
📌 注意：当然我们还要防止哨兵位头结点 _pHead 被删的情况，头不小心卸了就没法玩了。
这里我还是习惯用暴力的方式去解决，用 assert 断言处理。
💬 代码：删除 pos 位置结点
/* 任意位置删除 */ void erase(iterator pos) { assert(pos != end()); // 防止头结点被删除 Node* cur = pos._node; // 找到pos位置的结点 Node* cur_prev = cur->_prev; // 找到pos的前驱 Node* cur_next = cur->_next; // 找到pos的后继 // 删除cur delete[] cur; cur = nullptr; // 缝合： cur_prev <-> cur(删) <-> cur_next cur_prev->_next = cur_next; cur_next->_prev = cur_prev; }
❓ 思考：erase 以后，pos 是否失效？
一定会失效！因为结点的指针指向的结点被干掉了，这当然会失效。
为了救迭代器，我们可以学着文档里的处理方式 —— 返回刚刚被删除的元素的下一个元素。
⚡ 改进：erase
/* 任意位置删除 */ iterator erase(iterator pos) { assert(pos != end()); // 防止头结点被删除 Node* cur = pos._node; // 找到pos位置的结点 Node* cur_prev = cur->_prev; // 找到pos的前驱 Node* cur_next = cur->_next; // 找到pos的后继 // 删除cur delete cur; // 缝合： cur_prev <-> cur(删) <-> cur_next cur_prev->_next = cur_next; cur_next->_prev = cur_prev; return iterator(cur_next); }
0x03 pop_back 尾删
删除 pos 位置结点的 erase 写好了，我们实现 pop_back 也是易如反掌的。
💬 代码：直接复用就完事了：
/* 尾删 */ void pop_back() { erase(_pHead->_prev); // 删除最后一个元素，即尾结点 } 因为是删除 pos 位置，我们传过去的得是要删的结点。 而尾删删除的是最后一个结点，即尾结点。_pHead->_prev 就是尾结点了，传过去即可。 当然你也可以这么写，效果是一样的： /* 尾删 */ void pop_back() { erase(--end()); // 删除最后一个元素，即尾结点 }
我们知道 end() 是头结点 _pHead 的位置，我们对 end() 减减，就跑到尾节点的位置了：
0x04 pop_front 头删
pop_front 头删，即删除头结点的下一个结点，即 begin() 位置的结点。
💬 代码：仍然是复用
/* 头删 */ void pop_front() { erase(begin()); // 删除头结点的下一个结点（即begin位置的结点） }
