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一，实现list所需要包含的三个类
二，三个类的实现
1.list_node
2.list类
3.iterator_list类
三，功能实现
1.list类里的push_back()
2.iterator类里的运算符重载
3，list类里面的功能函数
1.insert（）
2.erase()函数
3.clear()与析构函数
4.拷贝构造函数赋值运算符重载
5.打印函数
一，实现list所需要包含的三个类
因为list是一个带头双向循环链表。所以list的实现会比较的复杂一些。总得来说，实现一个双向带头循环链表需要构造三个类。1.list类，2.list_node类，3.list_iterator类。前两个类相信大家会比较的熟悉。第三个类大家会比较不熟悉，因为它是一个迭代器的类。也就是说这个类是迭代器的封装。它的实现很有价值，因为它能让我们在使用list时也可以像之前的数据结构一样方便。
二，三个类的实现
1.list_node
这首先要实现的便是节点类。这个类是最容易实现的。这个类的作用便是给要产生的节点画一个图，定义一下这个节点的结构和类型。代码如下：
template<class T>//模板 struct list_node { list_node(const T& val =T()//匿名对象 )//构造函数起初始化的作用 :val(val) , prev(nullptr) , next(nullptr) {} T val; list_node<T>* prev; list_node<T>* next; };现在你看到了，这个节点的结构便是这样。其实这与之前实现的那个带头双向循环链表的结构差不多。不过，在cpp中引入了模板的概念，所以这个节点便可以调用模板参数来进行泛化。
2.list类
list类的定义可太简单了。list的成员变量只有一个参数，便是_head。这是哨兵位的头节点。当然还有一个无参的构造函数和一个功能函数。代码如下：
template<class T> class list { public: typedef list_node<T> Node; void empty()//初始化功能函数。 { _head = new Node; _head->prev = _head; _head->next = _head; } list()//构造函数 { empty(); } private: Node* _head; };当然，这里的list类也是要用模板来进行泛化的。
3.iterator_list类
这个类就算是比较复杂的一个类了。因为迭代器要实现两种重载版本：1.普通版本。2.const版本。所以迭代器类的模板参数会有三个：
template <class T, class Ref, class ptr>这三个模板参数会重载两种版本的三个参数：T对象，T&，T指针类型。在这个类里面也只有一个成员：_node。类型与list类里面的成员类型相同。该类代码如下：
template <class T, class Ref, class ptr> struct iterator_list { typedef list_node<T> Node; iterator_list(Node* node) :_node(node) {} Node* _node; };
三，功能实现
1.list类里的push_back()
首先来实现一个push_back()函数，这个函数的作用便是实现尾插数据。逻辑十分简单，代码如下：
void push_back(const T& val) { Node* newnode = new Node(val); Node* tail = _head->prev; tail->next = newnode; newnode->prev = tail; newnode->next = _head; _head->prev = newnode; }写完这个以后，我便想要通过显示list里的数据来验证答案，但是很显然，我们做不到。因为list是一个自定义的类。但是我们有办法，所以我们便可以通过iterator来达到这个目的。所以我们必须在iterator类里面实现几个运算符重载。
2.iterator类里的运算符重载
首先先实先这三个运算符重载：1.*，2.++，3.！=
代码如下：
Ref operator *()//Ref代表T& { return _node->val; } self operator++() { _node = _node->next; return *this; } bool operator!=(self& it) { return _node != it._node; }然后再在list类里面实现begin()与end()函数之后便可以实现范围for的使用了，end与begin代码如下：
//实现两个版本的begin与end iterator begin() { return _head->next; } iterator end() { return _head; } const_iterator begin()const { return _head->next; } const_iterator end()const { return _head; }在实现了上面的代码以后，为了让迭代器的功能更加全面，那我们再实现几个函数重载。再iterator_list里面的全部运算符重载如下：
Ref operator *() { return _node->val; } self& operator++()//前置++ { _node = _node->next; return *this; } self operator++(int)//后置++ { Node* tmp(*this); _node = _node->next; return tmp; } self& operator --()//前置-- { _node = _node->prev; return *this; } self operator--(int)//后置-- { Node* tmp(*this); _node = _node->prev; return tmp; } bool operator!=(const self& it)//若用引用便要加上const { return _node != it._node; } bool operator==(self& it) { return _node == it._node; } self& operator+(int n) { while (n) { _node = _node->next; n--; } return *this; } ptr operator->()//箭头解引用 { return &_node->val; }在实现了这些运算符重载以后，list类里面的功能函数便好写了许多。
3，list类里面的功能函数
1.insert（）
这个函数实现的功能便是在pos位置之前插入一个新的节点。这个pos的类型是迭代器类型。在list类里边的迭代器重定义为：
typedef iterator_list<T, T& ,T*> iterator; typedef iterator_list<T, const T&, const T*> const_iterator;我们只需要关注第一个迭代器即可，因为第二个迭代器修饰的对象是不可以修改的。所以insert的实现代码如下：
iterator insert(iterator pos, const T& x)//在pos位置之前插入新节点 { Node* newnode = new Node(x); Node* prev = pos._node->prev; prev->next = newnode; newnode->prev = prev; newnode->next = pos._node; pos._node->prev = newnode; return pos._node->prev;//防止迭代器失效，所以返回pos的前一个位置 }检验一下，检验代码如下：
void test_list2() { list<int> l1; l1.push_back(1); l1.push_back(2); l1.push_back(3); l1.push_back(4); l1.push_back(5); for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl; l1.insert(l1.begin(), 9); l1.insert(l1.end(), 99); for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl; }结果：正确
在实现了insert（）函数以后便可以复用实现push_back()与push_front()。代码如下：
void push_back(const T& val) { insert(begin(), val); } void push_front(const T& val) { insert(end(), val); }
2.erase()函数
erase()函数实现的功能便是传入一个位置，然后将该位置上的节点删除掉。代码实现如下：
iterator erase(iterator pos) { Node* prev = pos._node->prev; Node* next = pos._node->next; Node* cur = pos._node; delete cur; prev->next = next; next->prev = prev; return iterator(next);//返回新的迭代器 }复用erase实现尾删与头删，代码如下：
void pop_back() { erase(--end());//尾巴是--end()的位置 } void pop_front() { erase(begin()); } 实验代码：
void test_list3() { list<int> l1; l1.push_back(1); l1.push_back(2); l1.push_back(3); l1.push_back(4); l1.push_back(5); for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl; l1.insert(l1.begin(), 9); l1.insert(l1.end(), 99); for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl; l1.pop_back(); l1.pop_front(); for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl; }结果：正确
3.clear()与析构函数
实现了erase()函数以后再接再厉，接着复用实现clear函数，代码如下：
void clear() { iterator it = begin(); while (it != end()) { it = erase(it);//erase()每次都会返回下一个位置 } }从上面代码的逻辑便可以看出clear()函数是不会删除掉头节点的。但是析构函数需要。于是复用clear()函数后析构函数代码如下：
~list() { clear(); delete _head; }
4.拷贝构造函数赋值运算符重载
拷贝构造函数实现过程大概分三步，首先new出来一个空间。然后再复用push_back()函数将要赋值的数据拷贝到新节点内。实现代码如下：
list(const list<T>& l1) { empty(); for (auto e : l1) { push_back(e); } }实现了拷贝构造以后，按照惯例，赋值也要被安排上了。赋值运算符重载实现代码如下：
list<T>& operator =( list<T>& l1) { if (this!= &l1) { clear(); for (auto e : l1) { push_back(e); } } return *this; }这是一个传统写法的运算符重载。如果想要更加精简可以写成现代写法，代码如下：
void swap( list<T>& l1)//别加const { std::swap(_head, l1._head);//记得这个swap是std里面的swap } list<T>& operator=(list<T> l1) { if (this != &l1) { swap(l1); } return *this; }
5.打印函数
在这里，我们每次打印一个list对象时会很麻烦，每次都要用范围for来实现打印的功能。为了偷懒，我就想实现一个打印函数print来实现打印功能。实现代码如下：文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-659626.html
template<class T> void print(list<T>& l1) { typename list<T>::iterator it = l1.begin();//这里要用typename为前缀来告诉编译器等list<T>实例化以后再来执行这条语句 for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl; }但是上面的代码针对的类型时list类的泛型，如果想要实现能加载更多容器的print()函数那就得改一下类型，改为如下代码：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-659626.html
template <class Contains> void print(Contains& l1) { typename Contains::iterator it = l1.begin(); for (auto e : l1) { cout << e << " "; } cout << endl; }
到了这里，关于Cpp学习——list的模拟实现的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
