list的介绍及其模拟实现

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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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：

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

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

++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

*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

!=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

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！

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

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

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！

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：

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：

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

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：

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：

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：