STL源码分析之list

STL用环状双向链表来实现list，方法和leveldb的缓存环状链表一样，链表持有一个傀儡节点，不存储数据，只为这个链表的入口。迭代链表时，首先通过链表获得这个这个傀儡节点，然后通过next迭代所有数据。

STL将链表的傀儡节点作为链表的end节点，傀儡节点的next为begin节点，这样以来，就可以用[begin,end)这种左闭右开的形式来表示迭代器范围，和其他容器保持一致。

list节点结构

因为是双向链表，所以有两个指针，分别指向前向指针和后向指针。

迭代器类型

因为list数据不是存储在连续的内存内，所以不能通过指针的加１减一来实现迭代器。list数据是通过指针链表结合在一起的，所以为了迭代所有数据，必须通过上个节点找到下个节点的地址，进而访问下个节点。list迭代器就是用这个原理，实现如下:

以上就是list的迭代器实现，只实现了迭代器的++,--，取值，成员调用四个基本操作，并没有像vector迭代器那样的+n操作，主要是因为地址不连续。

list实现

接下来看下list实现，list只有一个成员变量，就是那个傀儡节点，也是end节点。

先来看构造函数:

这个构造函数为默认构造函数，就是创建一个节点，然后前后指向自己而已。说到配置器，由于list用的是自己定义节点结构体，所以也定义了相应类型的配置器。

list还定义几种构造函数，用n个值来初始化list，将另一个list的一部分数据来初始化list和复制构造函数。

这几个函数调用了fill_initialize和range_initialize，来看下这两个函数。

这两个函数最后分别调用了insert函数的不同版本。一起来看下这两个insert函数。

这两个函数通过循环调用 iterator insert(iterator position, const T& x) 这个insert版本，将数据一个一个插入到position之前，初始时就是插入到傀儡节点后面，形成初始链表，源码如下:

最后看下析构函数

这两个函数，clear是清空链表所有数据，然后put_node是将傀儡节点回收了。

一些小函数

最后一个交换两个链表，只需要通过标准函数库的swap函数，交换两个傀儡节点即可，因为傀儡节点是每个链表的入口。

一些常用函数

往链表前插一个元素，通过调用insert完成。

往链表尾巴插一个元素，也是通过insert函数完成。

移除一个元素

这个函数也很简单，只需要将被移除节点的前后节点跳过当前节点即可。

前后删除一个节点，用erase函数实现:

transfer函数

这个函数是很多list接口调用的函数。这个函数有点难看懂，我把《STL源码剖析》上的图截下来，容易理解:;

源码如下:

按着序号来读那个示意图，应该能看懂，本质上就那几个关键节点的前后关系。

有了这个函数之后，就出现了一些很有用的函数:

remove函数

将数值为value的所有元素移除:

merge函数

合并两个链表，前提是两个链表必须有序，合并之后的链表也是有序的。merge之后，x链表被清空了。

template <class T, class Alloc>
void list<T, Alloc>::merge(list<T, Alloc>& x) {
iterator first1 = begin();
iterator last1 = end();
iterator first2 = x.begin();
iterator last2 = x.end();
while (first1 != last1 && first2 != last2)
if (*first2 < *first1) {
iterator next = first2;
transfer(first1, first2, ++next);
first2 = next;
}
else
++first1;
if (first2 != last2) transfer(last1, first2, last2);
}

reverse函数

这个函数是用于将链表数据反序:

这里要注意的是，在链表begin前插入元素，都将改变链表的begin。

sort函数

list不能使用STL的sort算法，因为STL的sort算法必须接受RamdonAccessIterator，而sort的迭代器为Bidirectional iterators，所以list自己实现了这个sort算法:

这个排序算法，本人看的也不是很懂，看了鱼思故渊的博客，略懂程序执行流程。大家可以看他的博客。

当然list还提供了带自定义比较的上述函数

list大概就这些就这些了。

看STL源码真心可以学到东西，首先把基本数据结构复习了一遍，而且SGI里的数据结构比平时写的数据结构优秀多了。其次好好掌握了STL模板库用法。最后就是学到一些细节的东西，比如int(),double()表示这种类型的默认值。