C++ STL 容器 list

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本文测试环境为 gcc 13.1

1. list 对象

std::list 底层是一个双向循环链表

链表节点定义如下：

头节点 header 和元素节点 node 都继承于基类 node_base

list 对象本身的数据成员是一个头节点，通过指针指向元素节点

list<int> l;

所以这里 sizeof(l) = sizeof(List_node_header) = 8 + 8 + 8 = 24，一个 list 对象本身是 24 字节大小，这里头节点分配在栈上，而元素节点则通过 new 分配在堆上

具体模型如下图所示：

可以看出，只要得到其中某个节点的迭代器，就可以以常数时间来进行插入和删除，但因为空间不连续，不支持快速随机访问

2. list 迭代器

2.1 实现

list 中的元素是不连续存储的，不能像 vector 那样使用一个普通指针就能实现

想要通过一个迭代器访问每个元素，就需要 next 和 prev 指针，这样，就可以使用 node_base 来实现，和 vector 一样，对其进行封装，提供迭代器需要的功能

list 迭代器实现为双向迭代器，需要满足以下功能

运算	说明
*	解引用，得到迭代器指向元素的值
++it	前置递增，将迭代器指向下一个元素
it++	后置递增，将迭代器指向下一个元素，并返回指向当前元素的迭代器副本
--it	前置递减，将迭代器指向前一个元素
it--	后置递减，将迭代器指向前一个元素，并返回指向当前元素的迭代器副本
==，!=	比较两个迭代器是否相等

很容易想到，++ 和 - - 不就对应 next 和 prev 吗

那么如何从 list 对象获得一个迭代器呢

vector 的迭代器可以通过 start 指针来构造 begin()，finish 指针构造 end()

现在 list 的迭代器是对 node_base 的封装，是头节点和元素节点的基类，可以使用 head->next ，即第一个元素来构造 list 的 begin() ，迭代器是用来遍历元素节点的，所以头节点作为 end()，刚好 head->prev 又是最后一个元素，即 --end() 是最后一个元素

实现如下：

template<typename _Tp>
struct _List_iterator
{
   
	<