今天我们了解list，list在python中是列表的意思 ，但是在C++中它是一个带头双向循环链表：
list的介绍
- list是可以在常数范围内在任意位置进行插入和删除的序列式容器，并且该容器可以前后双向迭代。
- list的底层是双向链表结构，双向链表中每个元素存储在互不相关的独立节点中，在节点中通过指针指向其前一个元素和后一个元素。
- list与forward_list非常相似：最主要的不同在于forward_list是单链表，只能朝前迭代，已让其更简单高效。
- 与其他的序列式容器相比(array，vector，deque)，list通常在任意位置进行插入、移除元素的执行效率更好。
- 与其他序列式容器相比，list和forward_list最大的缺陷是不支持任意位置的随机访问，比如：要访问list的第6个元素，必须从已知的位置(比如头部或者尾部)迭代到该位置，在这段位置上迭代需要线性的时间开销；list还需要一些额外的空间，以保存每个节点的相关联信息(对于存储类型较小元素的大list来说这可能是一个重要的因素)
list的模拟实现
有了前面的string和vector的模拟实现，我们的list的模拟实现算是轻车熟路了，我们要想模拟实现list就需要了解list在库里面的源码，我们用everything查找一下
可以看到，在list的类里面成员参数只有一个，但是这个参数是此前定义的一个结构体，它包含了，next，prev和当前节点存储的data，所以我们同样需要去自定义一个结构体
我们首先把定义一个结构体，就是list的节点的结构，同时在里面定义一个构造新节点的函数：
template <class T> struct list_node { T _data; list_node<T>* _prev; list_node<T>* _next; list_node(const T& x = T()) :_data(x) , _prev(nullptr) , _next(nullptr) {} };
然后我们就可以在命名空间内定义list类了：
为了可读性和代码的简洁，我就用Node来作为list_node的重命名了
namespace jh { template <class T> struct list_node { T _data; list_node* _prev; list_node* _next; list_node(const T& x = T()) :_data(x) , _prev(nullptr) , _next(nullptr) {} }; template <class T> class list { typedef list_node<T> Node; private: Node* _head; size_t _size; }; }
我们首先就拿下最难啃的一块骨头：
迭代器
我们再次查看list的源码就会发现：
迭代器同样地使用了一个结构体来构造，所以这里我们也采用结构体
我们先整体地构造一个框架：
至于模块的地方为什么有多个参数我稍后做讲解，这是一个很重要的点
迭代器就是一个节点，我们同时定义一个拷贝构造的函数
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) {} };
++和–的重载：
迭代器最常用的点就是++和–，因为我们需要用迭代器来初始化等等，我们就首先在结构体内重载++和–：
括号后面又int的我们之前的博客也进行学习过，它是后置，编译器会自动识别的，temp就是一个匿名对象，他的生命周期只有一行，这里的->运算符我们之后也要做重载，不然不能用
这里还有一个需要注意的点：
前置是返回对象本身，所以用引用返回减少拷贝，但是后置返回的是对象temp临时变量，是一个常量，不能用引用
self& operator++() { _node = _node->_next; return *this; } self& opetrator--() { _node = _node->prev; return *this; } self operator++(int) { self temp(*this); _node = _node->next; return temp; } self operator--(int) { self temp(*this); _node = _node->prev; return temp; }
*和->的重载：
*是解引用，就是返回迭代器所存储的数据，返回data就是
—>操作符前的是一个地址，所以就取地址就可以了，这里的Ref和Ptr就派上用场了
Ref operator*() { return _node->_data; } Ptr operator->() { return &_node->data; }
!=和==操作符重载：
这里用bool类型就可以了，直接返回它们之间的关系即可
bool operator!=(const self& s) { return _node != s._node; } bool operator==(const self& s) { return _node == s._node; }
迭代器就完成了：
增加Ref和Ptr的作用就是为了随时适应，例如需要const T或者const T*这种，这样就省去了const迭代器的代码，更加简洁了，这是迭代器的妙处之一！
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) {} self& operator++() { _node = _node->_next; return *this; } self& operator--() { _node = _node->prev; return *this; } self operator++(int) { self temp(*this); _node = _node->next; return temp; } self operator--(int) { self temp(*this); _node = _node->prev; return temp; } Ref operator*() { return _node->_data; } Ptr operator->() { return &_node->data; } bool operator!=(const self& s) { return _node != s._node; } bool operator==(const self& s) { return _node == s._node; } };
迭代器解决后我们就可以将其应用到list类里了：
这里大家记住：
begin就是头节点head的下一个节点
end就是head节点
const_iterator begin() const { return const_iterator(_head->_next); } const_iterator end() const { return const_iterator(_head); } iterator begin() { return iterator(_head->_next); } iterator end() { return iterator(_head); }
构造函数
构造函数我们必须有一个头节点head，同时我们要知道当list为空时，head的next和prev都是head本身
void empty_init() { _head = new Node; _head->_next = _head; _head->_prev = _head; } list() { empty_init(); }
insert函数
insert函数要做的就是首先构造一个新的节点，然后插入，插入很简单，我们在数据结构中学过，这里不做过多的讲解：
记住最后要返回插入的那个新节点！
iterator insert(iterator pos, const T& x = T()) { Node* cur = pos._node; Node* newnode = new Node(x); Node* prev = cur->_prev; prev->_next = newnode; newnode->_next = cur; cur->_prev = newnode; newnode->_prev = prev; return iterator(newnode); }
erase函数
erase函数同样地也是用数据结构的知识来操作，但是erase函数返回的是删除pos位置的下一个位置的迭代器：
iterator erase(iterator pos) { Node* cur = pos._node; Node* prev = cur->_prev; Node* next = cur->_next; delete cur; prev->_next = next; next->_prev = prev; return iterator(next); }
尾删和头删，尾插和头插
这些我们在有了解决了erase和insert之后可以直接复用了：
void push_back(const T& x) { insert(end(), x); } void push_front(const T& x) { insert(begin(), x); } void pop_back() { erase(end()); } void pop_front() { erase(begin()); }
拷贝构造函数
拷贝构造函数我们依旧用pushback和语法糖来实现：
逐一将lt中的元素尾插进入即可
list(const list<t>T& lt) { empty_init(); for (auto e : lt) { push_back(e); } }
赋值操作符重载
赋值操作符重载我们用swap解决，直接调用std库里的swap函数即可：
void swap(list<T>& lt) { std::swap(_head, lt._head); } list<T>& operator=(list<T> lt) { swap(lt); return *this; }
析构函数
我们先定义一个clear函数用于清理空间，然后复用，记住将head节点释放：
void clear() { iterator it = begin(); while (it != end()) { it = erase(it);//erase每次返回的都是it的next，故可以这样写 } } ~list() { clear(); delete _head; _head = nullptr; }
到这里，list的模拟实现差不多就结束了，感谢大家的支持！
完整代码如下：
using namespace std; namespace jh { template <class T> struct list_node { T _data; list_node<T>* _prev; list_node<T>* _next; list_node(const T& x = T()) :_data(x) , _prev(nullptr) , _next(nullptr) {} }; 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) {} self& operator++() { _node = _node->_next; return *this; } self& operator--() { _node = _node->_prev; return *this; } self operator++(int) { self temp(*this); _node = _node->_next; return temp; } self operator--(int) { self temp(*this); _node = _node->_prev; return temp; } Ref operator*() { return _node->_data; } Ptr operator->() { return &_node->_data; } bool operator!=(const self& s) { return _node != s._node; } bool operator==(const self& s) { return _node == s._node; } }; template <class T> class list { typedef list_node<T> Node; public: typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> iterator; typedef __list_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator; const_iterator begin() const { return const_iterator(_head->_next); } const_iterator end() const { return const_iterator(_head); } iterator begin() { return iterator(_head->_next); } iterator end() { return iterator(_head); } void empty_init() { _head = new Node; _head->_next = _head; _head->_prev = _head; } list() { empty_init(); } iterator insert(iterator pos, const T& x = T()) { Node* cur = pos._node; Node* newnode = new Node(x); Node* prev = cur->_prev; prev->_next = newnode; newnode->_next = cur; cur->_prev = newnode; newnode->_prev = prev; return iterator(newnode); } iterator erase(iterator pos) { Node* cur = pos._node; Node* prev = cur->_prev; Node* next = cur->_next; delete cur; prev->_next = next; next->_prev = prev; return iterator(next); } void push_back(const T& x) { insert(end(), x); } void push_front(const T& x) { insert(begin(), x); } void pop_back() { erase(end()); } void pop_front() { erase(begin()); } list(const list<T>& lt) { empty_init(); for (auto e : lt) { push_back(e); } } void swap(list<T>& lt) { std::swap(_head, lt._head); } list<int>& operator=(list<int> lt) { swap(lt); return *this; } void clear() { iterator it = begin(); while (it != end()) { it = erase(it); } } ~list() { clear(); delete _head; _head = nullptr; } private: Node* _head; size_t _size; }; }
