C++中STL list的实现

STL（Standard Template Library）是C++中的一个标准库，其中包含了许多常用的数据结构和算法。其中，list是一种常用的数据结构，它是一个双向链表，可以实现快速的插入和删除操作。

下面是C++中STL list的简单实现：

template <typename T>
class List {
private:
    struct Node {
        T data;
        Node* prev;
        Node* next;
        Node(const T& d = T(), Node* p = nullptr, Node* n = nullptr)
            : data(d), prev(p), next(n) {}
    };
    Node* head;
    Node* tail;
    int size;
public:
    List() : head(nullptr), tail(nullptr), size(0) {}
    List(const List& other) : head(nullptr), tail(nullptr), size(0) {
        for (const auto& item : other) {
            push_back(item);
        }
    }
    ~List() {
        clear();
    }
    List& operator=(const List& other) {
        if (this != &other) {
            List tmp(other);
            swap(tmp);
        }
        return *this;
    }
    void push_back(const T& item) {
        Node* new_node = new Node(item, tail, nullptr);
        if (tail) {
            tail->next = new_node;
        } else {
            head = new_node;
        }
        tail = new_node;
        ++size;
    }
    void push_front(const T& item) {
        Node* new_node = new Node(item, nullptr, head);
        if (head) {
            head->prev = new_node;
        } else {
            tail = new_node;
        }
        head = new_node;
        ++size;
    }
    void pop_back() {
        if (tail) {
            Node* tmp = tail;
            tail = tail->prev;
            if (tail) {
                tail->next = nullptr;
            } else {
                head = nullptr;
            }
            delete tmp;
            --size;
        }
    }
    void pop_front() {
        if (head) {
            Node* tmp = head;
            head = head->next;
            if (head) {
                head->prev = nullptr;
            } else {
                tail = nullptr;
            }
            delete tmp;
            --size;
        }
    }
    T& front() {
        return head->data;
    }
    T& back() {
        return tail->data;
    }
    bool empty() const {
        return size == 0;
    }
    int size() const {
        return size;
    }
    void clear() {
        while (!empty()) {
            pop_back();
        }
    }
    class iterator {
    private:
        Node* ptr;
    public:
        iterator(Node* p = nullptr) : ptr(p) {}
        iterator(const iterator& other) : ptr(other.ptr) {}
        iterator& operator++() {
            ptr = ptr->next;
            return *this;
        }
        iterator operator++(int) {
            iterator tmp(*this);
            ptr = ptr->next;
            return tmp;
        }
        iterator& operator--() {
            ptr = ptr->prev;
            return *this;
        }
        iterator operator--(int) {
            iterator tmp(*this);
            ptr = ptr->prev;
            return tmp;
        }
        T& operator*() const {
            return ptr->data;
        }
        T* operator->() const {
            return &(ptr->data);
        }
        bool operator==(const iterator& other) const {
            return ptr == other.ptr;
        }
        bool operator!=(const iterator& other) const {
            return ptr != other.ptr;
        }
    };
    iterator begin() const {
        return iterator(head);
    }
    iterator end() const {
        return iterator(nullptr);
    }
    iterator rbegin() const {
        return iterator(tail);
    }
    iterator rend() const {
        return iterator(nullptr);
    }
    void swap(List& other) {
        std::swap(head, other.head);
        std::swap(tail, other.tail);
        std::swap(size, other.size);
    }
};

上述代码中，List类中定义了一个私有结构体Node，它表示双向链表中的每个节点。Node中包含了数据成员data、指向前一个节点的指针prev和指向后一个节点的指针next。List类中还包含了头指针head、尾指针tail和大小size等数据成员。

List类提供了许多操作，包括push_back、push_front、pop_back、pop_front、front、back、empty、size、clear等。其中，push_back和push_front分别表示在双向链表的末尾和开头插入一个元素，pop_back和pop_front分别表示删除双向链表的末尾和开头的元素，front和back分别表示获取双向链表的第一个和最后一个元素，empty表示判断双向链表是否为空，size表示获取双向链表中元素的个数，clear表示清空双向链表中的所有元素。

List类还定义了一个迭代器iterator，它可以用于遍历双向链表中的所有元素。迭代器中包含了一个指向Node的指针ptr，它可以指向双向链表中的任意一个节点。迭代器提供了许多操作，包括++、--、*、->、==、!=等。其中，++和--分别表示迭代器向前和向后移动一个位置，*表示获取迭代器所指向节点的数据成员data，->表示获取迭代器所指向节点的数据成员data的指针，==和!=分别表示判断两个迭代器是否相等和不相等。

List类中还提供了一些其他操作，比如拷贝构造函数、析构函数、赋值运算符、begin、end、rbegin、rend和swap等。其中，拷贝构造函数用于复制另一个List对象，析构函数用于释放所有节点的内存，赋值运算符用于将一个List对象赋值给另一个List对象，begin和end分别返回指向双向链表中第一个元素和最后一个元素的迭代器，rbegin和rend分别返回指向双向链表中最后一个元素和第一个元素的迭代器，swap用于交换两个List对象中的所有数据成员。