?个人名片：
?作者简介：一名乐于分享在学习道路上收获的大二在校生
?个人主页?：GOTXX
?个人WeChat：ILXOXVJE
?本文由GOTXX原创，首发CSDN???
?系列专栏：零基础学习C语言----- 数据结构的学习之路----C++的学习之路
?每日一句：如果没有特别幸运，那就请特别努力！???
————————————————
?文章简介：
?本篇文章将 介绍如何使用C++编写代码来实现一个类似于STL中的List容器 相关知识进行分享！
?如果您觉得文章不错，期待你的一键三连哦，你的鼓励是我创作动力的源泉，让我们一起加 油，一起奔跑，让我们顶峰相见！！！???
——————————————————
一.前言
这篇文章将介绍如何使用C++编写代码来实现一个类似于STL中的List容器。 list是一个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。在这篇文章中，你将学习并实现List的常见功能，如添加元素、删除元素等。通过实现自己的List容器，你将更好地熟悉List的使用及相关特性，并提升对C++语言的理解和掌握。
————————————————
二.List的介绍
List文档介绍链接: link
1. list是一个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（不需要挪动数据）；
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)；
三.List的结构及模拟实现
一.底层结构
List底层是一个带头双向循环链表
如图：
库里面的begin() 与end() 返回的节点位置：
begin()返回的是头节点的下一个节点；
而end()返回的是头节点；
二.List的模拟实现
重点：：迭代器的实现
1. 构造函数
template<class T>struct ListNode{ListNode<T>(const T& x=T()) :_next(nullptr),_prev(nullptr),_val(x){}ListNode<T>* _next;ListNode<T>* _prev;T _val;};库里面的List类的构造函数是另写一个函数，因为这个函数拷贝构造会使用，然后复用它，所以我们也这样实现；
template<class T>class List{public:void empty_List(){_phead = new node;_phead->_next = _phead;_phead->_prev = _phead;}List(){empty_List();}}2. 拷贝构造函数
List(const List<T>& lt){empty_List(); //初始化for (const auto& e : lt) {push_back(e); //将lt里面的数据依次尾插}}3. 插入函数
思路：记录前一个和后一个节点，然后连接
iterator insert(iterator pos, const T& x){node* newnode = new node(x); //构造一个节点node* next = pos._node; node* prev = next->_prev; //记录前一个newnode->_next = next; next->_prev = newnode; //链接newnode->_prev = prev;prev->_next = newnode;return pos;}4. 尾插函数
复用insert函数
void push_back(const T& x){/*node* newnode = new node(x);node* tail = _phead->_prev;tail->_next = newnode;newnode->_prev = tail; //不复用的写法newnode->_next = _phead;_phead->_prev = newnode;*/insert(end(), x);}5. 头插函数
复用insert函数
void push_front(const T& x){insert(begin(),x);}6. 删除函数
iterator erase(iterator pos){assert(pos!=end());node* prev = pos._node->_prev; //保存前一个节点node* next = pos._node->_next; //保存后一个节点prev->_next = next; //连接next->_prev = prev;delete pos._node; //释放掉该节点return next; //返回删除元素的下一个节点}7. 尾删函数
复用删除函数
void pop_back(){//erase(end()._node->_prev);erase(--end()); //头节点的前指针指向的是最后一个节点}8. 头删函数
复用删除函数
void pop_front(){erase(begin()); }9. 迭代器的实现
因为链表的底层物理空间不是连续的，所以不能使用原生指针类实现。因为原生指针++，可以找到下一个数据，但是链表的节点与节点之间不是连续的，指针++，不能找到下一个节点，所以我们需要操作符重载，改变 ++, != ,* 等操作符的行为；又因为节点指针是内置类型，不能进行操作符重载，所以我们只能将它进行封装，封装在一个类里面，进行重载；
template<class T,class Ref,class Ptr>struct __List_iterator {typedef ListNode<T> node;typedef __List_iterator<T,Ref,Ptr> self;__List_iterator(node* node) //构造函数:_node(node){}self& operator++() //运算符的重载{_node = _node->_next; //前置++，返回++后的值return *this;}self operator++(int){self tmp(_node); //保存++前的值_node = _node->_next;return tmp; //返回++前的值}self& operator--(){_node = _node->_prev;return *this;}self operator--(int){self tmp(_node);_node = _node->_prev;return tmp;}Ref operator*(){return _node->_val;}Ptr operator->{return &_node->-val;}bool operator!=(const self& s){return s._node!= this->_node;}bool operator==(const self& s){return s._node == this->_node;}node* _node;};10. 赋值运算符重载
传统写法：
void clear(){iterator lt = begin();while (lt != end()){lt = erase(lt);}}//lt1=lt2List<T>& operator=(const List<T>& lt){clear(); //清空函数，将链表中的有效数据删除掉，保留头节点for (const auto& e : lt){push_back(e); //依次尾插}return *this;}现代写法：
void swap(List<T>& lt){std::swap(_phead, lt->_phead);}//lt1=lt2List<T>& operator=(List<T> lt) //lt是lt2的拷贝构造{swap(lt); //交换lt与lt1return *this; //返回}补充知识：
typedef 放在类里面与外面的区别：
如果是放在公有里面，则类外面也可以使用，但是要指定类域；
如果是私有的话，则类外面不能使用；
三.总代码：
#pragma once#include<iostream>#include<assert.h>using namespace std;namespace L{template<class T>struct ListNode{ListNode<T>(const T& x=T()):_next(nullptr),_prev(nullptr),_val(x){}ListNode<T>* _next;ListNode<T>* _prev;T _val;};template<class T,class Ref,class Ptr>struct __List_iterator{typedef ListNode<T> node;typedef __List_iterator<T,Ref,Ptr> self;__List_iterator(node* node):_node(node){}self& operator++(){_node = _node->_next;return *this;}//self& operator++(int)//错误，self operator++(int){self tmp(_node);_node = _node->_next;return tmp;}self& operator--(){_node = _node->_prev;return *this;}self operator--(int){self tmp(_node);_node = _node->_prev;return tmp;}Ref operator*(){return _node->_val;}Ptr operator->(){return &_node->_val;}bool operator!=(const self& s){return s._node!= this->_node;}bool operator==(const self& s){return s._node == this->_node;}node* _node;};template<class T>class List{public:typedef ListNode<T> node;typedef __List_iterator<T,T&,T*> iterator;typedef __List_iterator<T,const T&,const T*> const_iterator;iterator begin(){return iterator(_phead->_next);}iterator end(){return iterator(_phead);}const_iterator begin()const{return iterator(_phead->_next);}const_iterator end()const{return iterator(_phead);}void empty_List(){_phead = new node;_phead->_next = _phead;_phead->_prev = _phead;}List(){empty_List();}List(const List<T>& lt){empty_List();for (const auto& e : lt) //引用更好，如果T类型是自定义类型的话{push_back(e);}}//lt1=lt2List<T>& operator=(const List<T>& lt){clear();for (const auto& e : lt){push_back(e);}return *this;}void swap(List<T>& lt){std::swap(_phead, lt->_phead);}//lt1=lt2List<T>& operator=(List<T> lt){swap(lt);return *this;}void clear(){iterator lt = begin();while (lt != end()){lt = erase(lt);}}~List(){clear();delete _phead;_phead = nullptr;}void push_back(const T& x){/*node* newnode = new node(x);node* tail = _phead->_prev;tail->_next = newnode;newnode->_prev = tail;newnode->_next = _phead;_phead->_prev = newnode;*/insert(end(), x);}void push_front(const T& x){insert(begin(),x);}iterator insert(iterator pos, const T& x){node* newnode = new node(x);node* next = pos._node;node* prev = next->_prev;newnode->_next = next;next->_prev = newnode;newnode->_prev = prev;prev->_next = newnode;return pos;}iterator erase(iterator pos){assert(pos!=end());node* prev = pos._node->_prev;node* next = pos._node->_next;prev->_next = next;next->_prev = prev;delete pos._node;return next;}void pop_back(){//erase(end()._node->_prev);erase(--end());}void pop_front(){erase(begin());}private:node* _phead;};