对于模拟实现C++list类的详细解析—上

开篇介绍：

hello 大家，我们这么快就又见面了，nice to meet you again。

那么我们在前面几篇博客中，是一路火花带闪电的去将string和vector搞定，无论是它们的使用方法，还是模拟实现，我们都统统拿下，可以说从从容容、游刃有余，当然，也有人可能是匆匆忙忙、连滚带爬，哈哈哈哈哈，开个玩笑，反正不论怎么样，我们算是对string和vector画上了一个不错的句号，剩下的就是需要大家去不断刷题巩固了，该掌握的大家都掌握了。

OK，那么很显然，在我们之前的学习之路中，我们在搞定了顺序表这一个数据结构之后，就迎来了链表这一新的数据结构，带给我们极大的震撼和嘎嘎好使，那么那么，哈哈，很显而易见，我们在搞定了vector和string这两个类顺序表的数据结构之后，就要迎来了链表这一数据结构，在C嘎嘎中，它叫作------list，那么我在这里先提个醒，list是双向带头链表哦，并不是单链表，这个我们在上一篇博客中对list等等详细介绍中也有提到。

所以，按照我们之前的套路，我们接下来的两篇博客，就是要去模拟实现C++中list这一数据结构，话不多说，我们，发车。

创建list的节点类：

那么我们知道，链表中最重要的一个东西，就是节点，毕竟链表就是由一个一个节点串联起来的，这个我们在之前也说过很多次了，那么对于C嘎嘎的list，也是一样的，所以，我们要先去创建一个节点类，那么又由于我们模拟实现的list是双向带头链表，所以，大家可以先去看一下这篇博客进行复习复习：对于数据结构：双向链表的超详细保姆级解析_双向链表分类知乎-CSDN博客

所以节点类需包含指向前一个节点的指针、指向下一个节点的指针以及数据存储成员，由于节点内的数据需要被外部随时访问，采用 struct 创建（其成员变量默认 public 访问权限）更为合适。

又因无法提前确定存储的数据类型，需通过类模板定义，让用户在使用时显式指定数据类型以实现灵活复用。这个是关键的一个点。

那么接下来，其实我们就可以写出节点类来了，不过在这里还要多说一个注意点，因为我们是类模版，而类模版的使用一向是要求要显式实例化，那么我们知道，节点里面要有指向前后两个节点的指针，然后这个两个指针是用的节点类的类型，所以我们在创建这两个指针的时候，也是要对类型进行类模版显式实例化的，但是呢，其实也是可以不用的，额，因为编译器其实会帮我们自动加上去的，但是最好还是我们自己去显式实例化，下面是完整代码：

cpp 复制代码

template <typename type1>
struct list_node
{
    type1 mdata = type1();          // 存储数据
    list_node* mprev = nullptr;     // 指向前一个节点的指针
    list_node* mnext = nullptr;     // 指向下一个节点的指针

    // 注：在类模板内部，编译器会自动将 list_node 解析为 list_node<type1>
    // 因此 list_node* mprev 等价于 list_node<type1>* mprev，简化了代码书写
    // 这是 C++ 标准允许的语法，用于减少冗余，提升可读性

    // 节点构造函数：传入值初始化数据成员
    list_node(const type1& val = type1())
        : mdata(val)
    {}  // mprev 和 mnext 采用默认初始化（nullptr）

    // 析构函数使用编译器默认生成版本（无需手动管理动态内存）
};

大家可以看到，其实本质上不难的，但是还是需要大家对前面讲的内容有高度的掌握才行，只能说，C嘎嘎确实是个难的语言，哈哈哈。

创建list的迭代器类：

OK大家，打起10086万分精神，模拟实现lsit的传说级难度要来了，同时也是我们这段时间学习的一个最难的难度，即list的迭代器类，大家接下来跟好我的步伐，gogogo，出发咯。

我们知道，一个容器的，很重要的一个东西其实就是迭代器，那么list的迭代器，也正是list的难点所在。

要实现链表的迭代器，需单独创建一个迭代器类。这是因为链表与数组存在本质区别：数组的内存空间是连续的，其指针可以直接通过加减加运算来移动位置，并且能直接通过解引用获取对应位置的数据；而链表由一个个地址不连续的节点组成，无法像数组那样操作指针。

对于链表的迭代器，虽然仍是通过指针指向节点来实现，但它不能直接通过指针加一个数来指向后面的节点，仅支持前置 ++、后置 ++、前置 --、后置 -- 操作，且这些操作都需要我们自行进行运算符重载。同时，对链表迭代器解引用以获取所指位置的数据，也需要我们自定义实现相关逻辑。

此外，由于我们无法预先知道链表中存储的数据类型，所以迭代器类需要设计为类模板，由用户在使用时显式指定数据类型进行实例化。又因为迭代器需要被频繁访问，所以将其设置为 struct 类型，这样其成员变量默认具有 public 访问权限，便于外部操作。

OK，接下来要深入拆解模拟实现 list 里最核心、最关键的环节，我们从底层逻辑一步步展开：

首先必须明确一个前提：链表与数组的内存存储本质差异 ，直接决定了它们的指针操作逻辑完全不同。数组的所有元素在内存中是连续排列的，比如int arr[5]的元素会占用 5 个连续的int大小的内存空间。这种连续性使得指向数组元素的指针（比如int* ptr = &arr[0]）具备天然的 "可计算性"------ 通过ptr + 1，指针能直接跳到下一个元素的地址（因为下一个元素就在当前地址 +sizeof(int)的位置）；通过*ptr，能直接读取当前地址对应的内存数据。这些操作都是编译器原生支持的，无需额外处理。

但链表完全不同。链表的每个节点（比如list_node）是独立在堆上申请的内存，节点之间的地址可能毫无关联（比如第一个节点在 0x1000，第二个可能在 0x2000，两者之间没有固定偏移）。节点之间的关联完全依赖内部的mprev和mnext指针：当前节点的mnext指向后一个节点的地址，mprev指向前一个节点的地址。这种 "离散存储 + 指针关联" 的特性，导致指向链表节点的原生指针（比如list_node* node_ptr）几乎 "无用"------ 你不能通过node_ptr + 1获取下一个节点（因为下一个节点的地址不是当前地址 + 固定值），也不能仅通过*node_ptr直接得到 "用户需要的数据"（因为*node_ptr得到的是整个节点对象，而用户需要的是节点内的mdata）。

正因为如此，我们必须单独封装一个迭代器类 ，通过重载运算符来 "模拟" 数组指针的操作逻辑，让用户能像操作数组迭代器一样方便地使用链表迭代器。但这里有个绝对核心的点：无论迭代器类封装了多少功能，它的底层必须依赖一个节点指针，这个指针是迭代器的 "灵魂"。

为什么必须是节点指针？我们从三个具体场景拆解：

定位节点的唯一方式 ：链表的遍历、插入、删除等操作，本质上都是 "找到目标节点" 后再操作。而找到节点的唯一途径，就是通过节点指针 ------ 迭代器要知道 "当前指向哪个节点"，才能通过该节点的mnext跳到下一个节点，通过mprev回到上一个节点。如果迭代器里没有节点指针，它就成了 "无头苍蝇"，根本不知道自己在链表的哪个位置。
对接begin()和end()函数的基础 ：begin()函数的作用是返回 "指向链表第一个有效节点的迭代器"，end()返回 "指向哨兵节点的迭代器"（哨兵节点是链表的终止标记）。这两个函数的底层实现，其实是返回对应节点的指针（比如begin()返回sentinel->mnext，end()返回sentinel）。迭代器要接收这些返回值，内部必须有一个节点指针来存储它们 ------ 否则，begin()和end()返回的指针无处安放，迭代器也就无法确定遍历的起点和终点。
所有运算符重载的底层支撑 ：迭代器的核心功能（++、--、*、->），本质上都是对内部节点指针的操作：
- ++it（前置 ++）：实际执行的是it.mnode = it.mnode->mnext（让节点指针指向当前节点的下一个节点）；
- --it（前置 --）：实际执行的是it.mnode = it.mnode->mprev（让节点指针指向当前节点的上一个节点）；
- *it（解引用）：实际执行的是return it.mnode->mdata（通过节点指针获取节点内存储的数据）；
- it->（箭头运算符）：实际执行的是return &(it.mnode->mdata)（通过节点指针获取数据的地址，方便访问自定义类型的成员）。

如果用一个比喻来具体化：节点指针就像一把 "基础扳手"，它只能完成 "夹住某个螺栓"（即 "指向某个节点"）这一个基础动作；而迭代器类就像一个 "电动扳手"，它把这把基础扳手集成在内部，同时增加了 "自动顺时针转动"（对应++）、"自动逆时针转动"（对应--）、"显示螺栓型号"（对应*）等功能 ------ 这些附加功能全靠内部的基础扳手才能实现。

反过来讲，如果迭代器类里没有这个节点指针，后果会非常具体：

想遍历链表时，++it不知道该往哪里移动（因为没有节点指针，无法获取mnext）；
想获取数据时，*it不知道该读取哪个节点的mdata（因为没有节点指针，找不到目标节点）；
调用begin()后，迭代器无法存储 "第一个有效节点的指针"，遍历的起点就不存在了；
调用end()后，迭代器无法存储 "哨兵节点的指针"，也就不知道何时该停止遍历（可能会越界访问）。

所以，最根本的结论是：链表的迭代器，本质上是一个 "增强版的节点指针" ------ 它的核心是一个指向节点的指针，但通过类的封装和运算符重载，具备了类似数组指针的操作体验（比如++移动、*取数据）。这个节点指针是迭代器类必须包含的成员变量，所有功能都围绕它展开；没有它，迭代器就成了没有核心部件的空壳，无法完成任何实际操作。甚至begin()和end()函数的返回值，本质上也是通过迭代器类包装后的节点指针 ------ 前者包装 "第一个有效节点的指针"，后者包装 "哨兵节点的指针"。

大家好好理解，很重要，还有一点就是，我们在外面创建的迭代器，其实都是迭代器类变量，但是我们在内部进行操作的时候，是去操作迭代器类变量里面的成员变量的节点指针的，这一点大家仔细体会，后面会进一步理解。

迭代器类的成员变量和重命名：

那么我们知道，能偷懒就偷懒，所以对于节点类和迭代器类那么长的名字，我们就要进行重命名，这个就很简单了，我们看下面的代码：

cpp 复制代码

typedef list_node<type1> node;  // 对节点类重命名，简化冗长名称，需显式实例化

typedef list_iterator<type1, ptr, ref> self;
// 将当前迭代器类自身重命名为self，方便使用
// 也可命名为iterator，但self语义更清晰：代表「当前类自身」（如self&即当前类的引用）
// 对初学者而言，self更直观（明确指向"自己这个类"），而iterator可能与list类中
// 的iterator别名（typedef list_iterator<type1> iterator;）产生轻微混淆
// （虽作用域不同不会导致编译错误，但会降低代码可读性）

其实就是为了偷懒，那么还有迭代器类里面的boss，其实就是创建一个节点指针作为迭代器类的成员变量，上面说了，节点指针就是迭代器类的灵魂，整个迭代器类的所有操作都是围绕着这个节点指针进行操作的，那么其实就长下面这样子：

cpp 复制代码

node* mnode;//创建节点指针成员变量

begin 和 end 这两个用于标记链表遍历起点和终点的函数，我们会将其统一放在后续的 list 类中实现，而当前这个迭代器类的核心设计目标，就是让 list 的迭代器能够拥有与数组迭代器完全一致的使用体验 ------ 对用户而言，无需关注底层存储差异，既能通过解引用操作（*it）*直接获取迭代器所指向节点中存储的实际数据，也能通过前置 ++、后置 ++、前置 --、后置 -- 操作灵活控制迭代器在链表中的移动方向（向前或向后定位节点），还能通过 -> 操作直接访问节点数据（若数据为自定义结构体 / 类类型时，可便捷访问其内部成员）。

要实现这些与数组迭代器一致的核心操作，由于链表节点的离散存储特性，编译器无法提供原生支持，因此必须通过在迭代器类中对、++、--、-> 这些运算符进行手动重载，才能将这些操作映射为对链表节点指针的合法操作，最终让用户获得简洁、统一的使用接口。

迭代器类的构造函数和析构函数：

OK大家，作为了一个类，怎么可能没有构造函数呢，那么其实迭代器类的构造函数也是迭代器类的关键所在，我们下面的list主体类的begin和end等获取迭代器函数都是通过这个迭代器类的构造函数实现的，我再次强调，我们在外面创建的迭代器，统统都是迭代器类变量，而不是节点指针，所以毋庸置疑，迭代器类的构造函数，尤为重要。

那么其实实现起来也是很简单的，毕竟我们的迭代器类就一个成员变量，我们只要对这个成员变量进行初始化就行，大家直接看代码：

cpp 复制代码

// 迭代器构造函数
// 用于接收list类中begin和end函数传递的头尾节点指针，完成迭代器初始化
list_iterator(node* val = nullptr)  // 默认为nullptr（保底值），支持无参构造
    : mnode(val)  // 初始化列表直接初始化核心成员变量mnode（节点指针）
{}

其实就是接收外面常量的节点指针，从而去创建出一个存储着这个节点指针的迭代器类而已。

至于迭代器类的析构函数，拜托，又没有申请空间，肯定是不需要我们自己手动实现的啦，编译器自己生成的就够了。

迭代器类的对*（解引用）的运算符重载函数：

我们知道，在数组中对迭代器执行解引用操作（*it）*就能直接访问到对应的数据，这是因为数组的迭代器本质是原生指针，编译器原生支持这种操作；

但链表的节点指针（指向 list_node 的指针）却不支持这样的直接解引用 ------ 对节点指针解引用得到的是整个节点对象，而非节点中存储的实际数据（mdata），因此必须在迭代器类中对解引用运算符（）进行重载。

需要特别注意的是，迭代器类中所有的操作（包括解引用在内），本质都是围绕其内部的节点指针成员变量（mnode）展开的，目的是通过封装节点指针的操作逻辑，让迭代器对外呈现出与数组迭代器一致的使用方式。

正因为这些操作的对象是迭代器自身的成员变量（mnode），而非外部传入的数据，所以解引用运算符的重载函数不需要接收任何参数 ------ 例如解引用操作的核心逻辑是通过 mnode 访问节点的 mdata（即 return mnode->mdata），整个过程仅依赖迭代器自身存储的节点指针，无需外部提供额外参数。

下面我就给出详细代码：

cpp 复制代码

// 重载解引用运算符*
// 返回当前迭代器指向节点中存储的实际数据
ptr operator*()
{
    return mnode->mdata;  // 直接通过内部节点指针mnode获取节点的mdata并返回
}

so easy

迭代器类的对->的运算符重载函数：

我们知道，链表的节点所存储的数据可能是自定义类型（如结构体、类），当需要访问这类自定义类型数据的内部成员时，若不重载->运算符，按照常规逻辑，需要先对迭代器解引用（*it）得到节点中存储的mdata（即自定义类型对象），再通过点运算符（.）访问其成员变量，也就是写成(*it).成员变量的形式 ------ 这是因为*it本质上返回的是节点的mdata，而mdata正是我们存储的自定义类型对象。

但为了让迭代器的使用体验与数组迭代器保持一致（数组迭代器可直接通过it->成员变量访问自定义类型成员），也为了书写更简洁直观，我们需要对迭代器的->运算符进行重载。

不过这个运算符的实现逻辑看起来有些特殊：它并不直接返回成员变量的值，而是返回mdata的地址（即&mnode->mdata），这是因为编译器会自动对->运算符进行特殊处理 ------ 当我们写it->成员变量时，编译器会先调用operator->()得到mdata的地址，再自动通过该地址访问对应的成员变量，相当于隐式完成了(it.operator->())->成员变量的逻辑，这种实现方式虽然看起来 "奇怪"，但却是 C++ 中让迭代器支持->访问自定义类型成员的标准且高效的方式。

下面我们看详细代码：

cpp 复制代码

// 重载箭头运算符->
// 用于访问节点数据（自定义类型）的成员变量
ref operator->()
{
    return &(mnode->mdata);  // 返回节点中mdata的地址
}

// 注：编译器会自动将 it->name 解析为：
// (it.operator->())->name，即通过mdata的地址访问其成员name
// 无需深入理解底层细节，只需知道可通过 it-> 直接访问自定义类型成员即可

还是需要认真理解的。

迭代器类的对前置++和--的运算符重载函数：

注意点：

++，其实就是让迭代器指向的位置往后一位，即让节点指针指向它原本所指向的节点的下一个节点，--，其实就是让迭代器指向的位置往前一位，即让节点指针指向它原本所指向的节点的上一个节点。

但需要明确的是，迭代器的 ++ 和 -- 操作并非简单地让迭代器类内部的节点指针成员变量（mnode）往后或往前移动一下就结束。

因为从本质上来说，外部代码使用的迭代器是整个迭代器类的实例对象（即创建的是迭代器类变量），而不是迭代器类内部的节点指针本身 ------ 我们虽然是在迭代器类内部对节点指针 mnode 进行移动操作（比如让 mnode 指向 mnext 或 mprev），但外部始终是通过迭代器类对象来调用这些操作、使用迭代器的功能。

因此，++ 和 -- 操作的返回值本质上也必须是迭代器类类型，而不能是迭代器类的成员变量（节点指针），这是一个很容易混淆的关键点。

基于此，我们将 ++ 和 -- 运算符重载函数的返回类型设置为迭代器类自身的引用（self&）：这样做一方面可以避免编译器为返回值创建多余的临时对象，提升代码执行效率；另一方面能够支持链式操作（比如 ++(++it)、--(--it)），让迭代器的使用方式完全符合 STL 规范，保持与标准库迭代器一致的使用体验。

前置++：

cpp 复制代码

// 重载前置++运算符
// 功能：将迭代器移动到下一个节点（当前节点的mnext指向的节点）
self& operator++()
{
    // 本质是通过修改内部节点指针mnode的指向实现移动
    // 然后返回当前迭代器对象的引用（*this）
    mnode = mnode->mnext;
    return *this;
}

前置--：

cpp 复制代码

// 重载前置--运算符
// 功能：将迭代器移动到上一个节点（当前节点的mprev指向的节点）
// 实现逻辑与前置++一致，仅移动方向相反
self& operator--()
{
    mnode = mnode->mprev;
    return *this;
}

还是比较简单的，只要大家能理解上面那段红色的字。

迭代器类的对后置++和--的运算符重载函数：

注意点：

后置 ++ 和 -- 运算符的返回类型与前置版本相同（均为迭代器类自身类型），两者的核心区别仅在于使用逻辑：后置操作的语义是 "先使用当前迭代器的值，再执行 ++ 或 --"。

因此，实现后置运算符时，需要先创建一个局部变量来保存当前迭代器的状态（即复制一份当前迭代器对象，保留原本的节点指针指向），接着再对当前迭代器内部的节点指针执行移动操作（让 mnode 指向 mnext 或 mprev），最后返回之前创建的那个局部变量（即未执行移动操作的原始迭代器状态）。

由于返回的是函数内部创建的局部变量，而局部变量在函数执行结束后会被销毁，所以后置运算符的返回类型不能是引用（self&），只能是迭代器类的值类型（self）------ 这样返回的是局部变量的副本，避免了返回已销毁对象的引用导致的未定义行为。

后置++：

cpp 复制代码

// 重载后置++运算符（参数int仅作为区分前置/后置的标记，无实际意义）
// 功能：先返回当前迭代器状态，再将迭代器移动到下一个节点
self operator++(int)
{
    self temp(mnode);  // 用当前节点指针创建临时迭代器（保存当前状态）
    mnode = mnode->mnext;  // 移动当前迭代器的节点指针
    return temp;  // 返回未移动的临时迭代器（原始状态）
}

后置--：

cpp 复制代码

// 重载后置--运算符（参数int仅作为区分标记）
// 功能：先返回当前迭代器状态，再将迭代器移动到上一个节点
self operator--(int)
{
    self temp = *this;  // 直接复制当前迭代器对象（保存当前状态）
    mnode = mnode->mprev;  // 移动当前迭代器的节点指针
    return temp;  // 返回未移动的临时迭代器（原始状态）
}

嗯，简单。

迭代器类的对==和!=的运算符重载函数：

迭代器的相等判断（==）核心逻辑是判断两个迭代器是否指向链表中的同一个节点，而由于迭代器的核心成员是指向节点的指针变量（mnode），其本质就是比较这两个迭代器各自内部的节点指针变量（mnode）是否指向同一个内存地址 ------ 如果两个迭代器的 mnode 指针值完全相同，说明它们指向的是链表中同一个节点，此时判断结果为真（相等）；如果 mnode 指针值不同，说明它们指向的是不同节点，判断结果为假（不相等）。

下面我就给出完整代码：

cpp 复制代码

// 重载相等运算符==
// 判断两个迭代器是否指向同一个节点（比较内部节点指针是否相同）
bool operator==(const list_iterator<type1, ptr, ref> com) const
{
    return mnode == com.mnode;  // 比较当前迭代器与传入迭代器的节点指针
}

// 重载不等运算符!=
// 判断两个迭代器是否指向不同节点（比较内部节点指针是否不同）
bool operator!=(const list_iterator<type1, ptr, ref> com) const
{
    return mnode != com.mnode;  // 比较当前迭代器与传入迭代器的节点指针
}

OK大家，到这里，我们的迭代器类算是暂时告一段落，但是注意，是暂时，后面我们会对这个迭代器类进行一个升级，但是这个得放到后面再说，就比如现在：

通过一个类模版实现const和非const的迭代器类：

目前的实现看似已经完成了迭代器的核心功能，但实际上仍有一处关键疏漏：我们只实现了支持读写操作的普通迭代器，却没有实现只读不写的 const_iterator 迭代器。这种缺失会直接导致一个问题：当需要对 const 修饰的 list 对象使用迭代器时（例如通过 const 成员函数返回迭代器），由于普通迭代器允许修改数据，无法与 const 对象的只读需求匹配，进而导致拷贝构造函数和 = 赋值运算符重载在涉及 const 场景时无法正常工作。因此，必须补充实现 const_iterator 迭代器以覆盖只读场景。

实现 const_iterator 有两种可行的方法：

第一种方法是单独编写一个全新的 const 迭代器类模板，其结构与普通迭代器类基本一致，唯一的区别是将解引用运算符（）和箭头运算符（->）的返回值类型改为 const 修饰的类型（例如 const T & 和 const T）

大家可能会好奇为什么仅需对解引用运算符（）和箭头运算符（->）的返回值类型改为 const 修饰的类型呢？

这是因为 const 迭代器（const_iterator）的核心语义是 "只读不写"------ 它允许访问数据，但禁止修改数据。而迭代器的各种操作中，只有解引用（*）和箭头（->）运算符直接涉及 "获取数据并可能修改数据"，其他操作（如 ++、--、==、!=）仅用于迭代器的移动或比较，不涉及数据的读写权限，因此无需修改。

具体来说：

解引用运算符（*）的作用是返回迭代器指向的节点数据（mdata），普通迭代器返回的是可修改的引用（T&），而 const 迭代器需要返回不可修改的 const 引用（const T&），确保用户无法通过 *it 修改数据。
箭头运算符（->）的作用是返回数据的地址（用于访问自定义类型的成员），普通迭代器返回 T*，const 迭代器需要返回 const T*，确保用户无法通过 it->member 修改成员数据。

而 ++、-- 等操作仅改变迭代器指向的节点（移动指针），不涉及数据本身的读写权限，因此它们的实现对普通迭代器和 const 迭代器是完全一致的，无需额外修改。

简言之，const 迭代器与普通迭代器的差异仅在于 "能否通过迭代器修改数据"，而这种差异仅体现在直接返回数据或数据地址的 * 和 -> 运算符上，因此只需修改这两个运算符的返回值类型即可实现 const 迭代器的 "只读" 语义。

这种方式虽然直观，但会导致大量重复代码 ------ 两个迭代器类的大部分逻辑（如 ++、--、==、!= 等操作）完全相同，仅 * 和 -> 的返回值有差异，造成代码冗余，且后续维护时需要同时修改两个类，容易出现不一致。

第二种方法则更为高效，它利用模板的特性让编译器自动生成所需的迭代器类型（包括普通迭代器和 const 迭代器）。具体做法是：在迭代器类模板中，将和 -> 运算符重载函数的返回值类型用模板参数（例如 ptr 和 ref）来表示，而非硬编码为固定类型。这样，当用户显式实例化迭代器时，若传入的模板参数是普通引用（T&）和普通指针（T），就会生成支持读写的普通迭代器；若传入的是 const 引用（const T&）和 const 指针（const T*），则会生成只读的 const_iterator。通过这种方式，仅需一个迭代器类模板，就能同时满足读写和只读两种需求，既避免了代码冗余，又能让编译器根据实例化参数自动适配返回值类型，完美覆盖所有使用场景。

大家应该很好理解。下面我们看具体示例：

cpp 复制代码

template <typename type1, typename ptr, typename ref>
struct list_iterator
{
    typedef list_node<type1> node;
    typedef list_iterator<type1, ptr, ref> self;

    node* mnode;

    list_iterator(node* val = nullptr)
        : mnode(val)
    {}

    ptr operator*()
    {
        return mnode->mdata;
    }

    ref operator->()
    {
        return &(mnode->mdata);
    }
    ......
}

然后在list类中，我们创建迭代器就是这样子：

cpp 复制代码

typedef list_iterator<type1, type1&, type1*> iterator;
typedef list_iterator<type1, const type1&, const type1*> const_iterator;
//就是这么简单，这么一来，传入的参数不同，编译器就会生成两个类模版

可以发现，这么一来，代码简洁度不知道高了多少倍，希望大家注意。

OK，到了这里，我们就把迭代器类给讲的差不多了，剩下的就是list类的实现了，这个就简单很多了，我们之前也有说过，那么我们也已经讲了许久了，我们暂做休息，把剩下的内容，放到下一篇博客去。

结语：

亲爱的朋友们，当你读到这里时，想必屏幕前的你，指尖或许还残留着敲击键盘的温度，脑海里还回荡着 "节点指针""运算符重载" 这些词语的余响 ------ 别急着合上页面，我们不妨停下脚步，回头看看这一路走过的路。

从 string 到 vector，再到今天的 list 迭代器，我们像是在数据结构的森林里徒步：起初在顺序表的平原上稳步前行，熟悉了连续内存的规律；而当踏入链表的山地时，脚下的路忽然变得曲折，那些离散的节点、相互勾连的指针，像缠绕的藤蔓，总让人在不经意间迷路。但你看，此刻的你，已经亲手拆解了 list 迭代器最核心的逻辑，从节点类的定义到迭代器的运算符重载，从普通迭代器到 const 迭代器的巧妙实现，每一行代码的背后，都是你与 "复杂" 对抗的痕迹。

还记得吗？我们刚开始聊节点类时，你或许觉得 "不就是个带前后指针的结构体吗"，可当真正用模板去定义它时，才发现 "list_node* mprev" 里藏着编译器的温柔 ------ 它默默帮我们补全了模板参数，让代码少了冗余；聊到迭代器的核心时，你可能也曾困惑 "为什么非要用一个类来包装指针"，直到我们拆解了 ++、--、*、-> 的每一个操作，才恍然大悟：原来迭代器的本质是 "带着工具的指针"，那些重载的运算符，不过是给指针装上了适配链表的 "轮子"，让它能在离散的内存里像数组指针一样灵活移动。

最让人头疼的，大概是 const 迭代器的实现吧？一开始觉得 "再写一个类不就行了"，可当意识到代码会冗余时，又跟着模板参数的思路绕了弯 ------ 原来用 ptr 和 ref 这两个模板参数，就能让编译器自动生成两种迭代器，这种 "一次编写，两处复用" 的智慧，是不是像解开了一个精巧的谜题？你看，编程的美妙往往就藏在这些 "原来可以这样" 的瞬间里：它不只是机械地堆砌代码，更是用逻辑串联起一个个看似孤立的知识点，最终形成一张能解决问题的网。

其实，学习数据结构的过程，就像在搭建一座桥。节点是桥墩，指针是连接桥墩的钢索，而迭代器，就是让我们能在桥上自由行走的路面。刚开始搭建时，我们总担心某个桥墩不稳（比如节点的指针没初始化），害怕钢索连接错了方向（比如 ++ 运算符指向了 mprev），可当整座桥终于能承载 "遍历""访问" 这些功能时，那种成就感，或许就是编程带给我们最直接的快乐。

我知道，这一路你或许有过卡顿：可能盯着 "operator->() 返回的是地址" 这个点皱过眉，可能在前置 ++ 和后置 ++ 的返回值区别上犯过迷糊，可能对着模板参数的传递逻辑挠过头。但请相信，这些 "卡壳" 不是你的短板，而是成长的印记。就像学骑自行车时总要摔几次才能掌握平衡，学编程时也总要在某个知识点上 "卡" 住，才能把它真正内化成自己的东西。

而且你要知道，我们今天啃下的 list 迭代器，可不是个 "小角色"。它是 STL（标准模板库）设计思想的缩影 ------ 用封装隐藏复杂，用模板实现通用，用迭代器统一接口。当你理解了 "迭代器让 list 能用和 vector 一样的方式遍历" 时，你就已经触碰到了 "泛型编程" 的核心：不管底层是连续内存还是离散节点，用户看到的接口始终一致。这种 "化繁为简" 的思维，比记住某个函数的实现更重要，因为它能帮你在未来面对更复杂的问题时，找到一条清晰的路径。

或许有朋友会说："我只是想会用 list 就行，何必费劲去模拟实现？" 但你看，当你亲手写过迭代器的 operator*()，就会明白为什么解引用能拿到数据；当你实现过 operator++()，就会知道遍历链表时 "++it" 背后发生了什么。这种 "知其然，更知其所以然" 的底气，会让你在使用 STL 时更有自信 ------ 遇到 bug 时，你能更快定位到问题可能出在迭代器失效上；优化代码时，你能明白为什么 list 的插入删除比 vector 快。

接下来的博客里，我们会继续完成 list 类的实现，把今天的迭代器和节点串联起来，实现 push_back、insert、erase 这些常用接口。到那时，你会发现，今天打下的迭代器基础，就像给房子搭好了梁，剩下的砌墙、装窗，不过是按部就班的事。

最后，想对你说：编程的学习从来不是一蹴而就的。可能今天看懂了迭代器，过两天又忘了 const 和非 const 的区别；可能现在能写出 operator++()，下次动手时又犹豫返回值该用引用还是值。这都没关系，重要的是别停下脚步。就像我们今天拆解迭代器一样，把每个模糊的知识点拆成小问题，一个个攻克；把写过的代码多敲几遍，直到手指记住那种逻辑的流动。

数据结构的森林里还有很多风景等着我们去探索，list 之后还有 map、set，还有更复杂的算法。但请相信，你今天为迭代器付出的每一份思考，都在悄悄为你积蓄力量。当某天你能轻松看懂 STL 源码，能自如地用数据结构解决问题时，回头看看此刻为 "mnode 指针该指向 mnext 还是 mprev" 而纠结的自己，一定会笑着说："原来我早就走了这么远。"

休息好了吗？下一篇博客，我们继续把 list 的故事讲完。到那时，你亲手实现的 list，会像你精心打磨的工具，在你的编程工具箱里，闪着属于你的光。我们，下篇再见。