长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。
List：
链式结构，类似带头双向循环链表。
常见成员函数：
push_back()：尾插 pop_back(）：尾删 push_front()：头插 pop_front()：头删
特征：开辟的空间不连续，因此插入、删除结点效率高。但不支持随机访问，无法指定下标来快速访问。
list模拟实现：
list模拟实现包含三个类，一部分是表示链表的每个结点的类、一部分是迭代器、一部分是链表的头结点（也是哨兵结点，特征是指向第一个有效结点）。
链表结点：
template<class T>
struct ListNode
{
ListNode(const T& val = T()) : _pPre(nullptr), _pNext(nullptr), _val(val)
{}
ListNode<T>* _pPre;
ListNode<T>* _pNext;
T _val;
};
由于是双向循环链表，所以必须有前后两个指针同时_val用于保存值。
迭代器：
template<class T, class Ref, class Ptr>
class ListIterator
{
typedef ListNode<T>* PNode;
typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;
public:
ListIterator(PNode pNode = nullptr) :_pNode(pNode)
{}
ListIterator(const Self& l) : _pNode(l._pNode)
{}
Ref operator*()
{
return _pNode->_val;
}
Ptr operator->()
{
return &*this;
}
Self& operator++()
{
_pNode = _pNode->_pNext;
return *this;
}
Self operator++(int)
{
Self temp(*this);
_pNode = _pNode->_pNext;
return temp;
}
Self& operator--()
{
_pNode = _pNode->_pPre;
return *this;
}
Self& operator--(int)
{
Self temp(*this);
_pNode = _pNode->_pPre;
return temp;
}
bool operator!=(const Self& l)
{
return _pNode != l._pNode;
}
bool operator==(const Self& l)
{
return !(*this != l);
}
public:
PNode _pNode;
};
首先，迭代器的功能类似与指针，因此唯一的元素是结点指针类型。
迭代器需要实现遍历，因此需要有++、--来进行迭代器的移动，有！=、==来判断是否到达终止条件，有*、->来实现解引用。此处迭代器适配const类型和非const类型，而const与非const的区别在于解引用的返回类型是否有const修饰，此处返回类型用Ref和Ptr代替，Ref会根据数据判断是T&还是const T&,Ptr同理。
表头节点：
template<class T>
class list
{
typedef ListNode<T> Node;
typedef Node* PNode;
public:
typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;
typedef ListIterator<T, const T&, const T&> const_iterator;
public:
///
// List的构造
list()
{
CreateHead();
}
list(int n, const T& value = T())
{
CreateHead();
for (int i = 0; i < n; ++i)
push_back(value);
}
template <class Iterator>
list(Iterator first, Iterator last)
{
CreateHead();
while (first != last)
{
push_back(*first);
++first;
}
}
list(const list<T>& l)
{
CreateHead();
// 用l中的元素构造临时的temp,然后与当前对象交换
list<T> temp(l.cbegin(), l.cend());
this->swap(temp);
}
list<T>& operator=(const list<T> l)
{
this->swap(l);
return *this;
}
~list()
{
clear();
delete _pHead;
_pHead = nullptr;
}
///
// List Iterator
iterator begin()
{
return iterator(_pHead->_pNext);
}
iterator end()
{
return iterator(_pHead);
}
const_iterator begin()const
{
return const_iterator(_pHead->_pNext);
}
const_iterator end()const
{
return const_iterator(_pHead);
}
///
// List Capacity
size_t size()const
{
size_t size = 0;
ListNode* p = _pHead->_pNext;
while (p != _pHead)
{
size++;
p = p->_pNext;
}
return size;
}
bool empty()const
{
return size() == 0;
}
// List Access
T& front()
{
assert(!empty());
return _pHead->_pNext->_val;
}
const T& front()const
{
assert(!empty());
return _pHead->_pNext->_val;
}
T& back()
{
assert(!empty());
return _pHead->_pPre->_val;
}
const T& back()const
{
assert(!empty());
return _pHead->_pPre->_val;
}
// List Modify
void push_back(const T& val)
{
insert(end(), val);
}
void pop_back()
{
erase(--end());
}
void push_front(const T& val)
{
insert(begin(), val);
}
void pop_front()
{
erase(begin());
}
// 在pos位置前插入值为val的节点
iterator insert(iterator pos, const T& val)
{
PNode pNewNode = new Node(val);
PNode pCur = pos._pNode;
// 先将新节点插入
pNewNode->_pPre = pCur->_pPre;
pNewNode->_pNext = pCur;
pNewNode->_pPre->_pNext = pNewNode;
pCur->_pPre = pNewNode;
return iterator(pNewNode);
}
// 删除pos位置的节点，返回该节点的下一个位置
iterator erase(iterator pos)
{
// 找到待删除的节点
PNode pDel = pos._pNode;
PNode pRet = pDel->_pNext;
// 将该节点从链表中拆下来并删除
pDel->_pPre->_pNext = pDel->_pNext;
pDel->_pNext->_pPre = pDel->_pPre;
delete pDel;
return iterator(pRet);
}
void clear()
{
iterator p = begin();
while (p != end())
{
p = erase(p);
}
_pHead->_pPre = _pHead;
_pHead->_pNext = _pHead;
}
void swap(list<T>& l)
{
PNode tmp = _pHead;
_pHead = l._pHead;
l._pHead = tmp;
}
private:
void CreateHead()
{
_pHead = new Node;
_pHead->_pPre = _pHead;
_pHead->_pNext = _pHead;
}
PNode _pHead;
};
}
对于默认构造函数，此处调用CreateHead函数，实现了创建一个Node类型的结点，同时结点的两个指针都指向自己。
对于传值构造函数，首先调用CreateHead函数，实现了创建一个Node类型的结点，然后复用了push_back函数，实现结点的插入。
对于传迭代器的构造，先创建头结点，然后利用迭代器遍历，实现数字插入。
对于拷贝构造，先创建一个头结点，然后复用了迭代器的构造方式产生一个临时对象，然后交换临时对象和当前要创建的对象的成员变量，实现拷贝，同时利用临时对象销毁创建的头结点。此处如果不想开头创建一个头结点，则析构函数必须更改一下，只有头结点不为空的时候才调用clear函数，否则clear函数中调用的begin函数会出现非法访问的情况。
对于赋值函数，原理和拷贝构造一致，都是利用临时对象来替换，实现赋值操作。
对于头插、头删、尾插、尾删，复用insert和erase函数，但需要注意传入的迭代器是谁。
insert：在迭代器所指位置之前插入一个结点，同时返回插入结点的迭代器。
erase：删除迭代器所指位置的结点，返回下一个结点的迭代器。
clear：利用迭代器遍历链表，利用erase删除链表结点，实现删除链表除了表头节点之外的所有结点。
析构函数：在clear函数删除除表头节点外的所有结点后，销毁表头节点。