STL源码剖析——序列容器之list

一时失言乱红尘 2022-08-12 02:59 226阅读 0赞

## 前言 ##

在SGI STL中，list容器是一个循环的双向链表，它的内存空间效率较前文介绍的vector容器高。因为vector容器的内存空间是连续存储的，且在分配内存空间时，会分配额外的可用空间；而list容器的内存空间不一定是连续存储，内存之间是采用迭代器或节点指针进行连接，并且在插入或删除数据节点时，就配置或释放一个数据节点，并不会分配额外的内存空间，这两个操作过程都是常数时间。

与vector容器不同的是，list容器在进行插入操作或拼接操作时，迭代器并不会失效；且不能以普通指针作为迭代器，因为普通指针的+或-操作只能指向连续空间的后移地址或前移个地址，不能保证指向list的下一个节点，迭代器必须是双向迭代器，因为list容器具备有前移和后移的能力。

注：本文所列的源码出自SGI STL中的文件<stl\_list.h>，对于list容器类的详细信息也可以查看[《list容器库》][list]和[《][Link 1][MSDN][Link 1][的][Link 1][list][Link 1][类》][Link 1]

## list容器 ##

### list节点和list数据结构 ###

在list容器中，list本身和list节点是分开设计的，list节点结构是存储数据和指向相邻节点的指针；如下源码所示：

list 本身的数据结构是只有一个指向链表节点的指针，因为 list 容器是循环双向链表，则足够遍历整个链表；如下源码所示：

//以下是双向链表list类的定义，分配器_Alloc默认为第二级配置器
    template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
    class list : protected _List_base<_Tp, _Alloc> { 
    	 ...
    public:
    	typedef _List_node<_Tp> _Node;
    protected:
    	//定义指向链表节点指针
    	_List_node<_Tp>* _M_node;
    	...
    };

下面给出 list节点和list本身的数据结构图：

![SouthEast][]

### list容器的迭代器 ###

list容器的内存空间存储不一定是连续的，则不能用普通指针做为迭代器；list容器的迭代器是双向迭代器，这也是导致list容器的排序成员函数sort()不能使用STL算法中的排序函数，因为STL中的排序算法接受的迭代器是随机访问迭代器；list容器在进行插入和拼接操作时迭代器不会失效；以下是源码对迭代器的定义：

//以下是链表List_iterator_base的迭代器
    struct _List_iterator_base {
    	//数据类型
      typedef size_t                     size_type;
      typedef ptrdiff_t                  difference_type;
      //list迭代器的类型是双向迭代器bidirectional_iterator
      typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
    
      //定义指向链表节点的指针
      _List_node_base* _M_node;
    
      //构造函数
      _List_iterator_base(_List_node_base* __x) : _M_node(__x) {}
      _List_iterator_base() {}
    
      //更新节点指针，指向直接前驱或直接后继节点
      void _M_incr() { _M_node = _M_node->_M_next; }
      void _M_decr() { _M_node = _M_node->_M_prev; }
    
      //操作符重载
      bool operator==(const _List_iterator_base& __x) const {
        return _M_node == __x._M_node;
      }
      bool operator!=(const _List_iterator_base& __x) const {
        return _M_node != __x._M_node;
      }
    };  
    
    //以下是链表List_iterator的迭代器
    template<class _Tp, class _Ref, class _Ptr>
    struct _List_iterator : public _List_iterator_base {
      typedef _List_iterator<_Tp,_Tp&,_Tp*>             iterator;
      typedef _List_iterator<_Tp,const _Tp&,const _Tp*> const_iterator;
      typedef _List_iterator<_Tp,_Ref,_Ptr>             _Self;
    
      typedef _Tp value_type;
      typedef _Ptr pointer;
      typedef _Ref reference;
      typedef _List_node<_Tp> _Node;
    
      //构造函数
      _List_iterator(_Node* __x) : _List_iterator_base(__x) {}
      _List_iterator() {}
      _List_iterator(const iterator& __x) : _List_iterator_base(__x._M_node) {}
    
      //以下都是基本操作符的重载,取出节点数据
      reference operator*() const { return ((_Node*) _M_node)->_M_data; }
    
    #ifndef __SGI_STL_NO_ARROW_OPERATOR
      pointer operator->() const { return &(operator*()); }
    #endif /* __SGI_STL_NO_ARROW_OPERATOR */
    
      _Self& operator++() { 
        this->_M_incr();
        return *this;
      }
      _Self operator++(int) { 
        _Self __tmp = *this;
        this->_M_incr();
        return __tmp;
      }
      _Self& operator--() { 
        this->_M_decr();
        return *this;
      }
      _Self operator--(int) { 
        _Self __tmp = *this;
        this->_M_decr();
        return __tmp;
      }
    };
    
    #ifndef __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION
    
    //返回迭代器的类型
    inline bidirectional_iterator_tag
    iterator_category(const _List_iterator_base&)
    {
      return bidirectional_iterator_tag();
    }
    
    template <class _Tp, class _Ref, class _Ptr>
    inline _Tp*
    value_type(const _List_iterator<_Tp, _Ref, _Ptr>&)
    {
      return 0;
    }
    
    inline ptrdiff_t*
    distance_type(const _List_iterator_base&)
    {
      return 0;
    }
    
    #endif /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */

### list容器的构造函数和析构函数 ###

这里把list容器的构造函数列出来讲解，使我们对list容器的构造函数进行全面的了解，以便我们对其使用。在以下源码的前面我会总结出list容器的构造函数及其使用方法。

//以下是双向链表list类的定义，分配器_Alloc默认为第二级配置器
    template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
    class list : protected _List_base<_Tp, _Alloc> { 
    	 ...
    public:
     //**********************************************************************
      /***********************以下是构造函数**********************************
      //*******************默认构造函数***************************************
    	explicit list( const Allocator& alloc = Allocator() );
      //**********************具有初值和大小的构造函数************************
    	explicit list( size_type count,
                   const T& value = T(),
                   const Allocator& alloc = Allocator());
             list( size_type count,
                   const T& value,
                   const Allocator& alloc = Allocator());
      //**************只有大小的构造函数**************************************
    	explicit list( size_type count );
      //************某个范围的值为初始值的构造函数****************************
    	template< class InputIt >
    	list( InputIt first, InputIt last,
          const Allocator& alloc = Allocator() );
     //************拷贝构造函数***********************************************
    	list( const list& other );
      */
      //**********************************************************************
      //构造函数
      //链表的默认构造函数
      explicit list(const allocator_type& __a = allocator_type()) : _Base(__a) {}
      list(size_type __n, const _Tp& __value,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
        : _Base(__a)
        { insert(begin(), __n, __value); }
      explicit list(size_type __n)
        : _Base(allocator_type())
        { insert(begin(), __n, _Tp()); }
    
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
    
      // We don't need any dispatching tricks here, because insert does all of
      // that anyway.  
      template <class _InputIterator>
      list(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
        : _Base(__a)
        { insert(begin(), __first, __last); }
    
    #else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
    
      list(const _Tp* __first, const _Tp* __last,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
        : _Base(__a)
        { this->insert(begin(), __first, __last); }
      list(const_iterator __first, const_iterator __last,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
        : _Base(__a)
        { this->insert(begin(), __first, __last); }
    
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
      list(const list<_Tp, _Alloc>& __x) : _Base(__x.get_allocator())
        { insert(begin(), __x.begin(), __x.end()); }//拷贝构造函数
    
      ~list() { }//析构函数
    
      //赋值操作
      list<_Tp, _Alloc>& operator=(const list<_Tp, _Alloc>& __x);
      //构造函数，析构函数，赋值操作 定义到此结束
      //*******************************************************************
    	...
    };

### list容器的成员函数 ###

list容器的成员函数为我们使用该容器提供了很大的帮助，所以这里对其进行讲解，首先先给出源码的剖析，然后在对其中一些重点的成员函数进行图文讲解；具体源码剖析如下所示：

//以下是双向链表list类的定义，分配器_Alloc默认为第二级配置器
    template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
    class list : protected _List_base<_Tp, _Alloc> {
      // requirements:
    
    	...
    
    protected:
    	//创建值为x的节点，并返回该节点的地址
      _Node* _M_create_node(const _Tp& __x)
      {
        _Node* __p = _M_get_node();//分配一个节点空间
        __STL_TRY {//把x值赋予指定的地址，即是data值
          _Construct(&__p->_M_data, __x);
        }
        __STL_UNWIND(_M_put_node(__p));
        return __p;//返回节点地址
      }
    
      //创建默认值的节点
      _Node* _M_create_node()
      {
        _Node* __p = _M_get_node();
        __STL_TRY {
          _Construct(&__p->_M_data);
        }
        __STL_UNWIND(_M_put_node(__p));
        return __p;
      }
    
    public:
    	
    
      //以下是迭代器的定义
      iterator begin()             { return (_Node*)(_M_node->_M_next); }
      const_iterator begin() const { return (_Node*)(_M_node->_M_next); }
    
      iterator end()             { return _M_node; }
      const_iterator end() const { return _M_node; }
    
      reverse_iterator rbegin() 
        { return reverse_iterator(end()); }
      const_reverse_iterator rbegin() const 
        { return const_reverse_iterator(end()); }
    
      reverse_iterator rend()
        { return reverse_iterator(begin()); }
      const_reverse_iterator rend() const
        { return const_reverse_iterator(begin()); }
    
      //判断链表是否为空链表
      bool empty() const { return _M_node->_M_next == _M_node; }
     
      //返回链表的大小
      size_type size() const {
        size_type __result = 0;
    	//返回两个迭代器之间的距离
        distance(begin(), end(), __result);
    	//返回链表的元素个数
        return __result;
      }
      size_type max_size() const { return size_type(-1); }
    
      //返回第一个节点数据的引用，reference相当于value_type&
      reference front() { return *begin(); }
      const_reference front() const { return *begin(); }
      //返回最后一个节点数据的引用
      reference back() { return *(--end()); }
      const_reference back() const { return *(--end()); }
    
      //交换链表容器的内容
      void swap(list<_Tp, _Alloc>& __x) { __STD::swap(_M_node, __x._M_node); }
    
     //**********************************************************************
     //*********************插入节点*****************************************
      /******************以下是插入节点函数的原型，也是公共接口**************
    	//在指定的位置pos之前插入值为value的数据节点
    	iterator insert( iterator pos, const T& value );
    	iterator insert( const_iterator pos, const T& value );
    
    	//在指定的位置pos之前插入n个值为value的数据节点
    	void insert( iterator pos, size_type count, const T& value );
    	iterator insert( const_iterator pos, size_type count, const T& value );
    
    	//在指定的位置pos之前插入[first,last)之间的数据节点
    	template< class InputIt >
    	void insert( iterator pos, InputIt first, InputIt last);
    	template< class InputIt >
    	iterator insert( const_iterator pos, InputIt first, InputIt last );
      ***********************************************************************/
      /**在整个链表的操作中，插入操作是非常重要的，很多成员函数会调用该函数**/
    //***********************************************************************
      //在指定的位置插入初始值为x的节点
      iterator insert(iterator __position, const _Tp& __x) {
    	  //首先创建一个初始值为x的节点，并返回该节点的地址
        _Node* __tmp = _M_create_node(__x);
    	//调整节点指针，把新节点插入到指定位置
        __tmp->_M_next = __position._M_node;
        __tmp->_M_prev = __position._M_node->_M_prev;
        __position._M_node->_M_prev->_M_next = __tmp;
        __position._M_node->_M_prev = __tmp;
    	//返回新节点地址
        return __tmp;
      }
      //在指定的位置插入为默认值的节点
      iterator insert(iterator __position) { return insert(__position, _Tp()); }
    
      //在指定位置插入n个初始值为x的节点
      void insert(iterator __pos, size_type __n, const _Tp& __x)
        { _M_fill_insert(__pos, __n, __x); }
      void _M_fill_insert(iterator __pos, size_type __n, const _Tp& __x); 
    
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
      // Check whether it's an integral type.  If so, it's not an iterator.
      //这里采用__type_traits技术
     
       //在指定位置插入指定范围内的数据
      //首先判断输入迭代器类型_InputIterator是否为整数类型
      template <class _InputIterator>
      void insert(iterator __pos, _InputIterator __first, _InputIterator __last) {
        typedef typename _Is_integer<_InputIterator>::_Integral _Integral;
        _M_insert_dispatch(__pos, __first, __last, _Integral());
      }
    
      
      //若输入迭代器类型_InputIterator是为整数类型，调用此函数
      template<class _Integer>
      void _M_insert_dispatch(iterator __pos, _Integer __n, _Integer __x,
                              __true_type) {
        _M_fill_insert(__pos, (size_type) __n, (_Tp) __x);
      }
    
      //若输入迭代器类型_InputIterator是不为整数类型，调用此函数
      template <class _InputIterator>
      void _M_insert_dispatch(iterator __pos,
                              _InputIterator __first, _InputIterator __last,
                              __false_type);
    
     #else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
      void insert(iterator __position, const _Tp* __first, const _Tp* __last);
      void insert(iterator __position,
                  const_iterator __first, const_iterator __last);
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
      
      //在链表头插入节点
      void push_front(const _Tp& __x) { insert(begin(), __x); }
      void push_front() {insert(begin());}
      //在链表尾插入节点
      void push_back(const _Tp& __x) { insert(end(), __x); }
      void push_back() {insert(end());}
    
      //***********************************************************
      //********************在指定位置删除节点*********************
      //********************以下是删除节点的公共接口***************
      /************************************************************
    	//删除指定位置pos的节点
    	iterator erase( iterator pos );
    	iterator erase( const_iterator pos );
    
    	//删除指定范围[first,last)的数据节点
    	iterator erase( iterator first, iterator last );
    	iterator erase( const_iterator first, const_iterator last );
      ************************************************************/
      //***********************************************************
      //在指定位置position删除节点，并返回直接后继节点的地址
      iterator erase(iterator __position) {
    	  //调整前驱和后继节点的位置
        _List_node_base* __next_node = __position._M_node->_M_next;
        _List_node_base* __prev_node = __position._M_node->_M_prev;
        _Node* __n = (_Node*) __position._M_node;
        __prev_node->_M_next = __next_node;
        __next_node->_M_prev = __prev_node;
        _Destroy(&__n->_M_data);
        _M_put_node(__n);
        return iterator((_Node*) __next_node);
      }
      //删除两个迭代器之间的节点
      iterator erase(iterator __first, iterator __last);
      //清空链表，这里是调用父类的clear()函数
      void clear() { _Base::clear(); }
    
      //调整链表的大小
      void resize(size_type __new_size, const _Tp& __x);
      void resize(size_type __new_size) { this->resize(__new_size, _Tp()); }
    
      //取出第一个数据节点
      void pop_front() { erase(begin()); }
      //取出最后一个数据节点
      void pop_back() { 
        iterator __tmp = end();
        erase(--__tmp);
      }
    
    public:
      // assign(), a generalized assignment member function.  Two
      // versions: one that takes a count, and one that takes a range.
      // The range version is a member template, so we dispatch on whether
      // or not the type is an integer.
      /*********************************************************************
      //assign()函数的两个版本原型，功能是在已定义的list容器填充值
    	void assign( size_type count, const T& value );
    
    	template< class InputIt >
    	void assign( InputIt first, InputIt last );
      //*******************************************************************
    	例子：
    	#include <list>
    	#include <iostream>
     
    	int main()
    	{
    		std::list<char> characters;
    		//若定义characters时并初始化为字符b，下面的填充操作一样有效
    		//std::list<char>characters(5,'b')
     
    		characters.assign(5, 'a');
     
    		for (char c : characters) {
    			std::cout << c << ' ';
    		}
     
    		return 0;
    	}
    	输出结果：a a a a a
      *********************************************************************/
    	//这里是第一个版本void assign( size_type count, const T& value );
      void assign(size_type __n, const _Tp& __val) { _M_fill_assign(__n, __val); }
    
      //这里为什么要把_M_fill_assign这个函数放在public呢？？保护起来不是更好吗？？
      void _M_fill_assign(size_type __n, const _Tp& __val);
    
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
    
      //以下是针对assign()函数的第二个版本
      /*
    	template< class InputIt >
    	void assign( InputIt first, InputIt last );
    	这里有偏特化的现象，判断输入数据类型是否为整数型别
      */
      template <class _InputIterator>
      void assign(_InputIterator __first, _InputIterator __last) {
        typedef typename _Is_integer<_InputIterator>::_Integral _Integral;
        _M_assign_dispatch(__first, __last, _Integral());
      }
    
      //若输入数据类型为整数型别，则派送到此函数
      template <class _Integer>
      void _M_assign_dispatch(_Integer __n, _Integer __val, __true_type)
        { _M_fill_assign((size_type) __n, (_Tp) __val); }
    
      //若输入数据类型不是整数型别，则派送到此函数
      template <class _InputIterator>
      void _M_assign_dispatch(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
                              __false_type);
    
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
      //assign()函数定义结束
      //*****************************************************************
    
    protected:
    	//把区间[first,last）的节点数据插入到指定节点position之前,position不能在区间内部
    	//这个函数是list类的protected属性，不是公共接口，只为list类成员服务
    	//为下面拼接函数void splice()服务
      void transfer(iterator __position, iterator __first, iterator __last) {
        if (__position != __last) {
          // Remove [first, last) from its old position.
          __last._M_node->_M_prev->_M_next     = __position._M_node;
          __first._M_node->_M_prev->_M_next    = __last._M_node;
          __position._M_node->_M_prev->_M_next = __first._M_node; 
    
          // Splice [first, last) into its new position.
          _List_node_base* __tmp      = __position._M_node->_M_prev;
          __position._M_node->_M_prev = __last._M_node->_M_prev;
          __last._M_node->_M_prev     = __first._M_node->_M_prev; 
          __first._M_node->_M_prev    = __tmp;
        }
      }
    
    public:
    	//**********************************************************
    	//*******************拼接操作对外接口***********************
    	//把链表拼接到当前链表指定位置position之前
    	/*void splice(const_iterator pos, list& other);
    	
    	//把it在链表other所指的位置拼接到当前链表pos之前，it和pos可指向同一链表
    	void splice(const_iterator pos, list& other, const_iterator it);
    
    	//把链表other的节点范围[first,last)拼接在当前链表所指定的位置pos之前
    	//[first,last)和pos可指向同一链表
    	void splice(const_iterator pos, list& other,
                const_iterator first, const_iterator last);
    	*************************************************************/
    	//**********************************************************
    	//将链表x拼接到当前链表的指定位置position之前
    	//这里x和*this必须不同，即是两个不同的链表
      void splice(iterator __position, list& __x) {
        if (!__x.empty()) 
          this->transfer(__position, __x.begin(), __x.end());
      }
      //将i所指向的节点拼接到position所指位置之前
      //注意：i和position可以指向同一个链表
      void splice(iterator __position, list&, iterator __i) {
        iterator __j = __i;
        ++__j;
    	//若i和position指向同一个链表，且指向同一位置
    	//或者i和position指向同一个链表，且就在position的直接前驱位置
    	//针对以上这两种情况，不做任何操作
        if (__position == __i || __position == __j) return;
    	//否则，进行拼接操作
        this->transfer(__position, __i, __j);
      }
      //将范围[first,last)内所有节点拼接到position所指位置之前
      //注意：[first,last)和position可指向同一个链表，
      //但是position不能在[first,last)范围之内
      void splice(iterator __position, list&, iterator __first, iterator __last) {
        if (__first != __last) 
          this->transfer(__position, __first, __last);
      }
      //以下是成员函数声明，定义在list类外实现
      //************************************************************
      //删除链表中值等于value的所有节点
      void remove(const _Tp& __value);
      //删除连续重复的元素节点，使之唯一
      //注意：是连续的重复元素
      void unique();
      //合并两个已排序的链表
      void merge(list& __x);
      //反转链表容器的内容
      void reverse();
      //按升序排序链表内容
      void sort();
    
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
      template <class _Predicate> void remove_if(_Predicate);
      template <class _BinaryPredicate> void unique(_BinaryPredicate);
      template <class _StrictWeakOrdering> void merge(list&, _StrictWeakOrdering);
      template <class _StrictWeakOrdering> void sort(_StrictWeakOrdering);
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
    };

在 list 容器的成员函数中最重要的几个成员函数是插入 insert() 、擦除 erase() 、拼接 splice() 和排序 sort() 函数；以下利用图文的形式对其进行讲解；首先对插入节点函数进行insert()分析：

下面的插入函数是在指定的位置插入初始值为value的节点，具体实现见下面源码剖析：

//*********************插入节点*****************************************
      /******************以下是插入节点函数的原型，也是公共接口**************
    	//在指定的位置pos之前插入值为value的数据节点
    	iterator insert( iterator pos, const T& value );
    	iterator insert( const_iterator pos, const T& value );
    
    	//在指定的位置pos之前插入n个值为value的数据节点
    	void insert( iterator pos, size_type count, const T& value );
    	iterator insert( const_iterator pos, size_type count, const T& value );
    
    	//在指定的位置pos之前插入[first,last)之间的数据节点
    	template< class InputIt >
    	void insert( iterator pos, InputIt first, InputIt last);
    	template< class InputIt >
    	iterator insert( const_iterator pos, InputIt first, InputIt last );
      ***********************************************************************/
      /**在整个链表的操作中，插入操作是非常重要的，很多成员函数会调用该函数**/
    //***********************************************************************
      //在指定的位置插入初始值为x的节点
      iterator insert(iterator __position, const _Tp& __x) {
    	  //首先创建一个初始值为x的节点，并返回该节点的地址
        _Node* __tmp = _M_create_node(__x);
    	//调整节点指针，把新节点插入到指定位置
        __tmp->_M_next = __position._M_node;
        __tmp->_M_prev = __position._M_node->_M_prev;
        __position._M_node->_M_prev->_M_next = __tmp;
        __position._M_node->_M_prev = __tmp;
    	//返回新节点地址
        return __tmp;
      }

下面举一个例子对插入函数 insert() 进行图文分析：假设在以下 list 链表中节点5之前插入节点9，具体实现见下图步骤：注：图中的箭头旁边的数字表示语句的执行步骤

第一步：首先初始化节点9，并为其分配节点空间；

第二步：调整节点5指针方向，使其与节点9连接；

第三步：调整节点5的前驱结点7指针的方向，使其与节点9连接；

![SouthEast 1][]

以下分析的是擦除指定位置的节点，详细见源码剖析：

//***********************************************************
      //********************在指定位置删除节点*********************
      //********************以下是删除节点的公共接口***************
      /************************************************************
    	//删除指定位置pos的节点
    	iterator erase( iterator pos );
    	iterator erase( const_iterator pos );
    
    	//删除指定范围[first,last)的数据节点
    	iterator erase( iterator first, iterator last );
    	iterator erase( const_iterator first, const_iterator last );
      ************************************************************/
      //***********************************************************
      //在指定位置position删除节点，并返回直接后继节点的地址
      iterator erase(iterator __position) {
    	  //调整前驱和后继节点的位置
        _List_node_base* __next_node = __position._M_node->_M_next;
        _List_node_base* __prev_node = __position._M_node->_M_prev;
        _Node* __n = (_Node*) __position._M_node;
        __prev_node->_M_next = __next_node;
        __next_node->_M_prev = __prev_node;
        _Destroy(&__n->_M_data);
        _M_put_node(__n);
        return iterator((_Node*) __next_node);
      }

下面举一个例子对擦除函数erase()进行图文分析：假设在以下list链表中删除节点5，具体实现见下图步骤：图中的箭头旁边的数字表示语句的执行步骤

第一步：首先调整待删除节点直接前驱指针，使其指向待删除节点的直接后继节点；

第二步：调整待删除节点直接后继指针方向，使其指向待删除节点的直接前驱节点；

第三步：释放待删除节点对象，回收待删除节点内存空；

![SouthEast 2][]

以下对迁移操作 transfer() 进行分析，该函数不是公共接口，属于list容器的保护成员函数，但是它为拼接函数服务，拼接函数的核心就是迁移函数; transfer() 和 splice() 函数源代码剖析如下：

protected:
    	//把区间[first,last）的节点数据插入到指定节点position之前,position不能在区间内部
    	//这个函数是list类的protected属性，不是公共接口，只为list类成员服务
    	//为下面拼接函数void splice()服务
      void transfer(iterator __position, iterator __first, iterator __last) {
        if (__position != __last) {
          // Remove [first, last) from its old position.
          __last._M_node->_M_prev->_M_next     = __position._M_node;
          __first._M_node->_M_prev->_M_next    = __last._M_node;
          __position._M_node->_M_prev->_M_next = __first._M_node; 
    
          // Splice [first, last) into its new position.
          _List_node_base* __tmp      = __position._M_node->_M_prev;
          __position._M_node->_M_prev = __last._M_node->_M_prev;
          __last._M_node->_M_prev     = __first._M_node->_M_prev; 
          __first._M_node->_M_prev    = __tmp;
        }
      }
    
    public:
    	//**********************************************************
    	//*******************拼接操作对外接口***********************
    	//把链表拼接到当前链表指定位置position之前
    	/*void splice(const_iterator pos, list& other);
    	
    	//把it在链表other所指的位置拼接到当前链表pos之前，it和pos可指向同一链表
    	void splice(const_iterator pos, list& other, const_iterator it);
    
    	//把链表other的节点范围[first,last)拼接在当前链表所指定的位置pos之前
    	//[first,last)和pos可指向同一链表
    	void splice(const_iterator pos, list& other,
                const_iterator first, const_iterator last);
    	*************************************************************/
    	//**********************************************************
    	//将链表x拼接到当前链表的指定位置position之前
    	//这里x和*this必须不同，即是两个不同的链表
      void splice(iterator __position, list& __x) {
        if (!__x.empty()) 
          this->transfer(__position, __x.begin(), __x.end());
      }
      //将i所指向的节点拼接到position所指位置之前
      //注意：i和position可以指向同一个链表
      void splice(iterator __position, list&, iterator __i) {
        iterator __j = __i;
        ++__j;
    	//若i和position指向同一个链表，且指向同一位置
    	//或者i和position指向同一个链表，且就在position的直接前驱位置
    	//针对以上这两种情况，不做任何操作
        if (__position == __i || __position == __j) return;
    	//否则，进行拼接操作
        this->transfer(__position, __i, __j);
      }
      //将范围[first,last)内所有节点拼接到position所指位置之前
      //注意：[first,last)和position可指向同一个链表，
      //但是position不能在[first,last)范围之内
      void splice(iterator __position, list&, iterator __first, iterator __last) {
        if (__first != __last) 
          this->transfer(__position, __first, __last);
      }

下面用图文对该函数进行分析：注： transfer函数中的每一条语句按顺序对应图中执行步骤；

下图是执行第一过程Remove\[first, last) from its old position流图：

![SouthEast 3][]

下图是执行第二过程 Splice \[first, last) into its new position流图：

![SouthEast 4][]

关于list容器的排序算法sort前面博文已经单独对其进行讲解，需要了解的请往前面博文[《STL源码剖析——list容器的排序算法sort()》][STL_list_sort]了解；

### list容器的操作符重载 ###

关于操作符重载具体看源码剖析：

//**************************************************************
    //*****************以下是比较运算符操作符重载*******************
    //**************************************************************
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool 
    operator==(const list<_Tp,_Alloc>& __x, const list<_Tp,_Alloc>& __y)
    {
      typedef typename list<_Tp,_Alloc>::const_iterator const_iterator;
      const_iterator __end1 = __x.end();
      const_iterator __end2 = __y.end();
    
      const_iterator __i1 = __x.begin();
      const_iterator __i2 = __y.begin();
      while (__i1 != __end1 && __i2 != __end2 && *__i1 == *__i2) {
        ++__i1;
        ++__i2;
      }
      return __i1 == __end1 && __i2 == __end2;
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool operator<(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
                          const list<_Tp,_Alloc>& __y)
    {
      return lexicographical_compare(__x.begin(), __x.end(),
                                     __y.begin(), __y.end());
    }
    
    #ifdef __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool operator!=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
                           const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
      return !(__x == __y);
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool operator>(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
                          const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
      return __y < __x;
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool operator<=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
                           const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
      return !(__y < __x);
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool operator>=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
                           const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
      return !(__x < __y);
    }
    
    
    //交换两个链表内容
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline void 
    swap(list<_Tp, _Alloc>& __x, list<_Tp, _Alloc>& __y)
    {
      __x.swap(__y);
    }
    
    #endif /* __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER */
    //操作符重载结束
    //**************************************************************

## list容器完整源码剖析 ##

list容器完成源码剖析：

//以下是list链表节点的数据结构
    struct _List_node_base {
      _List_node_base* _M_next;//指向直接后继节点
      _List_node_base* _M_prev;//指向直接前驱节点
    };
    
    template <class _Tp>
    struct _List_node : public _List_node_base {
      _Tp _M_data;//节点存储的数据
    };
    
    //以下是链表List_iterator_base的迭代器
    struct _List_iterator_base {
    	//数据类型
      typedef size_t                     size_type;
      typedef ptrdiff_t                  difference_type;
      //list迭代器的类型是双向迭代器bidirectional_iterator
      typedef bidirectional_iterator_tag iterator_category;
    
      //定义指向链表节点的指针
      _List_node_base* _M_node;
    
      //构造函数
      _List_iterator_base(_List_node_base* __x) : _M_node(__x) {}
      _List_iterator_base() {}
    
      //更新节点指针，指向直接前驱或直接后继节点
      void _M_incr() { _M_node = _M_node->_M_next; }
      void _M_decr() { _M_node = _M_node->_M_prev; }
    
      //操作符重载
      bool operator==(const _List_iterator_base& __x) const {
        return _M_node == __x._M_node;
      }
      bool operator!=(const _List_iterator_base& __x) const {
        return _M_node != __x._M_node;
      }
    };  
    
    //以下是链表List_iterator的迭代器
    template<class _Tp, class _Ref, class _Ptr>
    struct _List_iterator : public _List_iterator_base {
      typedef _List_iterator<_Tp,_Tp&,_Tp*>             iterator;
      typedef _List_iterator<_Tp,const _Tp&,const _Tp*> const_iterator;
      typedef _List_iterator<_Tp,_Ref,_Ptr>             _Self;
    
      typedef _Tp value_type;
      typedef _Ptr pointer;
      typedef _Ref reference;
      typedef _List_node<_Tp> _Node;
    
      //构造函数
      _List_iterator(_Node* __x) : _List_iterator_base(__x) {}
      _List_iterator() {}
      _List_iterator(const iterator& __x) : _List_iterator_base(__x._M_node) {}
    
      //以下都是基本操作符的重载,取出节点数据
      reference operator*() const { return ((_Node*) _M_node)->_M_data; }
    
    #ifndef __SGI_STL_NO_ARROW_OPERATOR
      pointer operator->() const { return &(operator*()); }
    #endif /* __SGI_STL_NO_ARROW_OPERATOR */
    
      _Self& operator++() { 
        this->_M_incr();
        return *this;
      }
      _Self operator++(int) { 
        _Self __tmp = *this;
        this->_M_incr();
        return __tmp;
      }
      _Self& operator--() { 
        this->_M_decr();
        return *this;
      }
      _Self operator--(int) { 
        _Self __tmp = *this;
        this->_M_decr();
        return __tmp;
      }
    };
    
    #ifndef __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION
    
    //返回迭代器的类型
    inline bidirectional_iterator_tag
    iterator_category(const _List_iterator_base&)
    {
      return bidirectional_iterator_tag();
    }
    
    template <class _Tp, class _Ref, class _Ptr>
    inline _Tp*
    value_type(const _List_iterator<_Tp, _Ref, _Ptr>&)
    {
      return 0;
    }
    
    inline ptrdiff_t*
    distance_type(const _List_iterator_base&)
    {
      return 0;
    }
    
    #endif /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
    
    
    // Base class that encapsulates details of allocators.  Three cases:
    // an ordinary standard-conforming allocator, a standard-conforming
    // allocator with no non-static data, and an SGI-style allocator.
    // This complexity is necessary only because we're worrying about backward
    // compatibility and because we want to avoid wasting storage on an 
    // allocator instance if it isn't necessary.
    
    #ifdef __STL_USE_STD_ALLOCATORS
    
    // Base for general standard-conforming allocators.
    template <class _Tp, class _Allocator, bool _IsStatic>
    class _List_alloc_base {
    public:
      typedef typename _Alloc_traits<_Tp, _Allocator>::allocator_type
              allocator_type;//返回节点配置器
      allocator_type get_allocator() const { return _Node_allocator; }
    
      _List_alloc_base(const allocator_type& __a) : _Node_allocator(__a) {}
    
    protected:
      _List_node<_Tp>* _M_get_node()
       { return _Node_allocator.allocate(1); }
      void _M_put_node(_List_node<_Tp>* __p)
        { _Node_allocator.deallocate(__p, 1); }
    
    protected:
      typename _Alloc_traits<_List_node<_Tp>, _Allocator>::allocator_type
               _Node_allocator;
      _List_node<_Tp>* _M_node;
    };
    
    // Specialization for instanceless allocators.
    //instanceless分配器偏特化版
    template <class _Tp, class _Allocator>
    class _List_alloc_base<_Tp, _Allocator, true> {
    public:
    	//定义分配器类型
      typedef typename _Alloc_traits<_Tp, _Allocator>::allocator_type
              allocator_type;
      //返回节点配置器
      allocator_type get_allocator() const { return allocator_type(); }
    
      //构造函数
      _List_alloc_base(const allocator_type&) {}
    
    protected:
      typedef typename _Alloc_traits<_List_node<_Tp>, _Allocator>::_Alloc_type
              _Alloc_type;
      //分配一个节点空间
      _List_node<_Tp>* _M_get_node() { return _Alloc_type::allocate(1); }
      //回收一个节点空间
      void _M_put_node(_List_node<_Tp>* __p) { _Alloc_type::deallocate(__p, 1); }
    
    protected:
    	//定义节点指针
      _List_node<_Tp>* _M_node;
    };
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    class _List_base 
      : public _List_alloc_base<_Tp, _Alloc,
                                _Alloc_traits<_Tp, _Alloc>::_S_instanceless>
    {
    public:
      typedef _List_alloc_base<_Tp, _Alloc,
                               _Alloc_traits<_Tp, _Alloc>::_S_instanceless>
              _Base; 
      //allocator_type迭代器类型
      typedef typename _Base::allocator_type allocator_type;
    
     //构造函数
      _List_base(const allocator_type& __a) : _Base(__a) {
        _M_node = _M_get_node();//分配一个节点空间
        _M_node->_M_next = _M_node;//
        _M_node->_M_prev = _M_node;
      }
      //析构函数
      ~_List_base() {
        clear();//清空链表
        _M_put_node(_M_node);//回收一个节点内存空间
      }
    
      void clear();//清空链表
    };
    
    #else /* __STL_USE_STD_ALLOCATORS */
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    class _List_base 
    {
    public:
      typedef _Alloc allocator_type;//获得分配器类型
      allocator_type get_allocator() const { return allocator_type(); }
    
      //构造函数
      _List_base(const allocator_type&) {
        _M_node = _M_get_node();//分配一个节点空间
    	//节点前驱和后继指针指向自己，表示是一个空链表
        _M_node->_M_next = _M_node;
        _M_node->_M_prev = _M_node;
      }
      //析构函数
      ~_List_base() {
        clear();//清空链表
        _M_put_node(_M_node);//回收一个节点内存空间
      }
    
      void clear();//清空链表
    
    protected:
    	//迭代器类型
      typedef simple_alloc<_List_node<_Tp>, _Alloc> _Alloc_type;
      //分配一个节点内存空间
      _List_node<_Tp>* _M_get_node() { return _Alloc_type::allocate(1); }
      //回收一个节点内存空间
      void _M_put_node(_List_node<_Tp>* __p) { _Alloc_type::deallocate(__p, 1); } 
    
    protected:
      _List_node<_Tp>* _M_node;//链表的节点指针
    };
    
    #endif /* __STL_USE_STD_ALLOCATORS */
    
    //clear()函数的实现，即清空链表
    template <class _Tp, class _Alloc>
    void 
    _List_base<_Tp,_Alloc>::clear() 
    {
     //选取_M_node->_M_next作为当前节点
     _List_node<_Tp>* __cur = (_List_node<_Tp>*) _M_node->_M_next;
      while (__cur != _M_node) {//遍历每一个节点
        _List_node<_Tp>* __tmp = __cur;//设置一个节点临时别名
        __cur = (_List_node<_Tp>*) __cur->_M_next;//指向下一个节点
        _Destroy(&__tmp->_M_data);//析构数据对象
        _M_put_node(__tmp);//回收节点tmp指向的内存空间
      }
      //空链表,即前驱和后继指针都指向自己
      _M_node->_M_next = _M_node;
      _M_node->_M_prev = _M_node;
    }
    
    //以下是双向链表list类的定义，分配器_Alloc默认为第二级配置器
    template <class _Tp, class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
    class list : protected _List_base<_Tp, _Alloc> {
      // requirements:
    
      __STL_CLASS_REQUIRES(_Tp, _Assignable);
    
      typedef _List_base<_Tp, _Alloc> _Base;
    protected:
      typedef void* _Void_pointer;//定义指针类型
    
    public: //以下是内嵌型别
      typedef _Tp value_type;
      typedef value_type* pointer;
      typedef const value_type* const_pointer;
      typedef value_type& reference;
      typedef const value_type& const_reference;
      typedef _List_node<_Tp> _Node;
      typedef size_t size_type;
      typedef ptrdiff_t difference_type;
    
      typedef typename _Base::allocator_type allocator_type;//分配器类型
      allocator_type get_allocator() const { return _Base::get_allocator(); }
    
    public:
    	//迭代器的类型
      typedef _List_iterator<_Tp,_Tp&,_Tp*>             iterator;
      typedef _List_iterator<_Tp,const _Tp&,const _Tp*> const_iterator;
    
    #ifdef __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION
      typedef reverse_iterator<const_iterator> const_reverse_iterator;
      typedef reverse_iterator<iterator>       reverse_iterator;
    #else /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
      typedef reverse_bidirectional_iterator<const_iterator,value_type,
                                             const_reference,difference_type>
              const_reverse_iterator;
      typedef reverse_bidirectional_iterator<iterator,value_type,reference,
                                             difference_type>
              reverse_iterator; 
    #endif /* __STL_CLASS_PARTIAL_SPECIALIZATION */
    
    protected:
    #ifdef __STL_HAS_NAMESPACES
      using _Base::_M_node;
      using _Base::_M_put_node;
      using _Base::_M_get_node;
    #endif /* __STL_HAS_NAMESPACES */
    
    protected:
    	//创建值为x的节点，并返回该节点的地址
      _Node* _M_create_node(const _Tp& __x)
      {
        _Node* __p = _M_get_node();//分配一个节点空间
        __STL_TRY {//把x值赋予指定的地址，即是data值
          _Construct(&__p->_M_data, __x);
        }
        __STL_UNWIND(_M_put_node(__p));
        return __p;//返回节点地址
      }
    
      //创建默认值的节点
      _Node* _M_create_node()
      {
        _Node* __p = _M_get_node();
        __STL_TRY {
          _Construct(&__p->_M_data);
        }
        __STL_UNWIND(_M_put_node(__p));
        return __p;
      }
    
    public:
    	
    
      //以下是迭代器的定义
      iterator begin()             { return (_Node*)(_M_node->_M_next); }
      const_iterator begin() const { return (_Node*)(_M_node->_M_next); }
    
      iterator end()             { return _M_node; }
      const_iterator end() const { return _M_node; }
    
      reverse_iterator rbegin() 
        { return reverse_iterator(end()); }
      const_reverse_iterator rbegin() const 
        { return const_reverse_iterator(end()); }
    
      reverse_iterator rend()
        { return reverse_iterator(begin()); }
      const_reverse_iterator rend() const
        { return const_reverse_iterator(begin()); }
    
      //判断链表是否为空链表
      bool empty() const { return _M_node->_M_next == _M_node; }
     
      //返回链表的大小
      size_type size() const {
        size_type __result = 0;
    	//返回两个迭代器之间的距离
        distance(begin(), end(), __result);
    	//返回链表的元素个数
        return __result;
      }
      size_type max_size() const { return size_type(-1); }
    
      //返回第一个节点数据的引用，reference相当于value_type&
      reference front() { return *begin(); }
      const_reference front() const { return *begin(); }
      //返回最后一个节点数据的引用
      reference back() { return *(--end()); }
      const_reference back() const { return *(--end()); }
    
      //交换链表容器的内容
      void swap(list<_Tp, _Alloc>& __x) { __STD::swap(_M_node, __x._M_node); }
    
     //**********************************************************************
     //*********************插入节点*****************************************
      /******************以下是插入节点函数的原型，也是公共接口**************
    	//在指定的位置pos之前插入值为value的数据节点
    	iterator insert( iterator pos, const T& value );
    	iterator insert( const_iterator pos, const T& value );
    
    	//在指定的位置pos之前插入n个值为value的数据节点
    	void insert( iterator pos, size_type count, const T& value );
    	iterator insert( const_iterator pos, size_type count, const T& value );
    
    	//在指定的位置pos之前插入[first,last)之间的数据节点
    	template< class InputIt >
    	void insert( iterator pos, InputIt first, InputIt last);
    	template< class InputIt >
    	iterator insert( const_iterator pos, InputIt first, InputIt last );
      ***********************************************************************/
      /**在整个链表的操作中，插入操作是非常重要的，很多成员函数会调用该函数**/
    //***********************************************************************
      //在指定的位置插入初始值为x的节点
      iterator insert(iterator __position, const _Tp& __x) {
    	  //首先创建一个初始值为x的节点，并返回该节点的地址
        _Node* __tmp = _M_create_node(__x);
    	//调整节点指针，把新节点插入到指定位置
        __tmp->_M_next = __position._M_node;
        __tmp->_M_prev = __position._M_node->_M_prev;
        __position._M_node->_M_prev->_M_next = __tmp;
        __position._M_node->_M_prev = __tmp;
    	//返回新节点地址
        return __tmp;
      }
      //在指定的位置插入为默认值的节点
      iterator insert(iterator __position) { return insert(__position, _Tp()); }
    
      //在指定位置插入n个初始值为x的节点
      void insert(iterator __pos, size_type __n, const _Tp& __x)
        { _M_fill_insert(__pos, __n, __x); }
      void _M_fill_insert(iterator __pos, size_type __n, const _Tp& __x); 
    
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
      // Check whether it's an integral type.  If so, it's not an iterator.
      //这里采用__type_traits技术
     
       //在指定位置插入指定范围内的数据
      //首先判断输入迭代器类型_InputIterator是否为整数类型
      template <class _InputIterator>
      void insert(iterator __pos, _InputIterator __first, _InputIterator __last) {
        typedef typename _Is_integer<_InputIterator>::_Integral _Integral;
        _M_insert_dispatch(__pos, __first, __last, _Integral());
      }
    
      
      //若输入迭代器类型_InputIterator是为整数类型，调用此函数
      template<class _Integer>
      void _M_insert_dispatch(iterator __pos, _Integer __n, _Integer __x,
                              __true_type) {
        _M_fill_insert(__pos, (size_type) __n, (_Tp) __x);
      }
    
      //若输入迭代器类型_InputIterator是不为整数类型，调用此函数
      template <class _InputIterator>
      void _M_insert_dispatch(iterator __pos,
                              _InputIterator __first, _InputIterator __last,
                              __false_type);
    
     #else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
      void insert(iterator __position, const _Tp* __first, const _Tp* __last);
      void insert(iterator __position,
                  const_iterator __first, const_iterator __last);
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
      
      //在链表头插入节点
      void push_front(const _Tp& __x) { insert(begin(), __x); }
      void push_front() {insert(begin());}
      //在链表尾插入节点
      void push_back(const _Tp& __x) { insert(end(), __x); }
      void push_back() {insert(end());}
    
      //***********************************************************
      //********************在指定位置删除节点*********************
      //********************以下是删除节点的公共接口***************
      /************************************************************
    	//删除指定位置pos的节点
    	iterator erase( iterator pos );
    	iterator erase( const_iterator pos );
    
    	//删除指定范围[first,last)的数据节点
    	iterator erase( iterator first, iterator last );
    	iterator erase( const_iterator first, const_iterator last );
      ************************************************************/
      //***********************************************************
      //在指定位置position删除节点，并返回直接后继节点的地址
      iterator erase(iterator __position) {
    	  //调整前驱和后继节点的位置
        _List_node_base* __next_node = __position._M_node->_M_next;
        _List_node_base* __prev_node = __position._M_node->_M_prev;
        _Node* __n = (_Node*) __position._M_node;
        __prev_node->_M_next = __next_node;
        __next_node->_M_prev = __prev_node;
        _Destroy(&__n->_M_data);
        _M_put_node(__n);
        return iterator((_Node*) __next_node);
      }
      //删除两个迭代器之间的节点
      iterator erase(iterator __first, iterator __last);
      //清空链表，这里是调用父类的clear()函数
      void clear() { _Base::clear(); }
    
      //调整链表的大小
      void resize(size_type __new_size, const _Tp& __x);
      void resize(size_type __new_size) { this->resize(__new_size, _Tp()); }
    
      //取出第一个数据节点
      void pop_front() { erase(begin()); }
      //取出最后一个数据节点
      void pop_back() { 
        iterator __tmp = end();
        erase(--__tmp);
      }
    
      //**********************************************************************
      /***********************以下是构造函数**********************************
      //*******************默认构造函数***************************************
    	explicit list( const Allocator& alloc = Allocator() );
      //**********************具有初值和大小的构造函数************************
    	explicit list( size_type count,
                   const T& value = T(),
                   const Allocator& alloc = Allocator());
             list( size_type count,
                   const T& value,
                   const Allocator& alloc = Allocator());
      //**************只有大小的构造函数**************************************
    	explicit list( size_type count );
      //************某个范围的值为初始值的构造函数****************************
    	template< class InputIt >
    	list( InputIt first, InputIt last,
          const Allocator& alloc = Allocator() );
     //************拷贝构造函数***********************************************
    	list( const list& other );
      */
      //**********************************************************************
      //构造函数
      //链表的默认构造函数
      explicit list(const allocator_type& __a = allocator_type()) : _Base(__a) {}
      list(size_type __n, const _Tp& __value,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
        : _Base(__a)
        { insert(begin(), __n, __value); }
      explicit list(size_type __n)
        : _Base(allocator_type())
        { insert(begin(), __n, _Tp()); }
    
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
    
      // We don't need any dispatching tricks here, because insert does all of
      // that anyway.  
      template <class _InputIterator>
      list(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
        : _Base(__a)
        { insert(begin(), __first, __last); }
    
    #else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
    
      list(const _Tp* __first, const _Tp* __last,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
        : _Base(__a)
        { this->insert(begin(), __first, __last); }
      list(const_iterator __first, const_iterator __last,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
        : _Base(__a)
        { this->insert(begin(), __first, __last); }
    
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
      list(const list<_Tp, _Alloc>& __x) : _Base(__x.get_allocator())
        { insert(begin(), __x.begin(), __x.end()); }//拷贝构造函数
    
      ~list() { }//析构函数
    
      //赋值操作
      list<_Tp, _Alloc>& operator=(const list<_Tp, _Alloc>& __x);
      //构造函数，析构函数，赋值操作 定义到此结束
      //*******************************************************************
    
    public:
      // assign(), a generalized assignment member function.  Two
      // versions: one that takes a count, and one that takes a range.
      // The range version is a member template, so we dispatch on whether
      // or not the type is an integer.
      /*********************************************************************
      //assign()函数的两个版本原型，功能是在已定义的list容器填充值
    	void assign( size_type count, const T& value );
    
    	template< class InputIt >
    	void assign( InputIt first, InputIt last );
      //*******************************************************************
    	例子：
    	#include <list>
    	#include <iostream>
     
    	int main()
    	{
    		std::list<char> characters;
    		//若定义characters时并初始化为字符b，下面的填充操作一样有效
    		//std::list<char>characters(5,'b')
     
    		characters.assign(5, 'a');
     
    		for (char c : characters) {
    			std::cout << c << ' ';
    		}
     
    		return 0;
    	}
    	输出结果：a a a a a
      *********************************************************************/
    	//这里是第一个版本void assign( size_type count, const T& value );
      void assign(size_type __n, const _Tp& __val) { _M_fill_assign(__n, __val); }
    
      //这里为什么要把_M_fill_assign这个函数放在public呢？？保护起来不是更好吗？？
      void _M_fill_assign(size_type __n, const _Tp& __val);
    
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
    
      //以下是针对assign()函数的第二个版本
      /*
    	template< class InputIt >
    	void assign( InputIt first, InputIt last );
    	这里有偏特化的现象，判断输入数据类型是否为整数型别
      */
      template <class _InputIterator>
      void assign(_InputIterator __first, _InputIterator __last) {
        typedef typename _Is_integer<_InputIterator>::_Integral _Integral;
        _M_assign_dispatch(__first, __last, _Integral());
      }
    
      //若输入数据类型为整数型别，则派送到此函数
      template <class _Integer>
      void _M_assign_dispatch(_Integer __n, _Integer __val, __true_type)
        { _M_fill_assign((size_type) __n, (_Tp) __val); }
    
      //若输入数据类型不是整数型别，则派送到此函数
      template <class _InputIterator>
      void _M_assign_dispatch(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
                              __false_type);
    
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
      //assign()函数定义结束
      //*****************************************************************
    
    protected:
    	//把区间[first,last）的节点数据插入到指定节点position之前,position不能在区间内部
    	//这个函数是list类的protected属性，不是公共接口，只为list类成员服务
    	//为下面拼接函数void splice()服务
      void transfer(iterator __position, iterator __first, iterator __last) {
        if (__position != __last) {
          // Remove [first, last) from its old position.
          __last._M_node->_M_prev->_M_next     = __position._M_node;
          __first._M_node->_M_prev->_M_next    = __last._M_node;
          __position._M_node->_M_prev->_M_next = __first._M_node; 
    
          // Splice [first, last) into its new position.
          _List_node_base* __tmp      = __position._M_node->_M_prev;
          __position._M_node->_M_prev = __last._M_node->_M_prev;
          __last._M_node->_M_prev     = __first._M_node->_M_prev; 
          __first._M_node->_M_prev    = __tmp;
        }
      }
    
    public:
    	//**********************************************************
    	//*******************拼接操作对外接口***********************
    	//把链表拼接到当前链表指定位置position之前
    	/*void splice(const_iterator pos, list& other);
    	
    	//把it在链表other所指的位置拼接到当前链表pos之前，it和pos可指向同一链表
    	void splice(const_iterator pos, list& other, const_iterator it);
    
    	//把链表other的节点范围[first,last)拼接在当前链表所指定的位置pos之前
    	//[first,last)和pos可指向同一链表
    	void splice(const_iterator pos, list& other,
                const_iterator first, const_iterator last);
    	*************************************************************/
    	//**********************************************************
    	//将链表x拼接到当前链表的指定位置position之前
    	//这里x和*this必须不同，即是两个不同的链表
      void splice(iterator __position, list& __x) {
        if (!__x.empty()) 
          this->transfer(__position, __x.begin(), __x.end());
      }
      //将i所指向的节点拼接到position所指位置之前
      //注意：i和position可以指向同一个链表
      void splice(iterator __position, list&, iterator __i) {
        iterator __j = __i;
        ++__j;
    	//若i和position指向同一个链表，且指向同一位置
    	//或者i和position指向同一个链表，且就在position的直接前驱位置
    	//针对以上这两种情况，不做任何操作
        if (__position == __i || __position == __j) return;
    	//否则，进行拼接操作
        this->transfer(__position, __i, __j);
      }
      //将范围[first,last)内所有节点拼接到position所指位置之前
      //注意：[first,last)和position可指向同一个链表，
      //但是position不能在[first,last)范围之内
      void splice(iterator __position, list&, iterator __first, iterator __last) {
        if (__first != __last) 
          this->transfer(__position, __first, __last);
      }
      //以下是成员函数声明，定义在list类外实现
      //************************************************************
      //删除链表中值等于value的所有节点
      void remove(const _Tp& __value);
      //删除连续重复的元素节点，使之唯一
      //注意：是连续的重复元素
      void unique();
      //合并两个已排序的链表
      void merge(list& __x);
      //反转链表容器的内容
      void reverse();
      //按升序排序链表内容
      void sort();
    
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
      template <class _Predicate> void remove_if(_Predicate);
      template <class _BinaryPredicate> void unique(_BinaryPredicate);
      template <class _StrictWeakOrdering> void merge(list&, _StrictWeakOrdering);
      template <class _StrictWeakOrdering> void sort(_StrictWeakOrdering);
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
    };
    //list定义结束
    //**************************************************************
    
    //**************************************************************
    //*****************以下是比较运算符操作符重载*******************
    //**************************************************************
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool 
    operator==(const list<_Tp,_Alloc>& __x, const list<_Tp,_Alloc>& __y)
    {
      typedef typename list<_Tp,_Alloc>::const_iterator const_iterator;
      const_iterator __end1 = __x.end();
      const_iterator __end2 = __y.end();
    
      const_iterator __i1 = __x.begin();
      const_iterator __i2 = __y.begin();
      while (__i1 != __end1 && __i2 != __end2 && *__i1 == *__i2) {
        ++__i1;
        ++__i2;
      }
      return __i1 == __end1 && __i2 == __end2;
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool operator<(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
                          const list<_Tp,_Alloc>& __y)
    {
      return lexicographical_compare(__x.begin(), __x.end(),
                                     __y.begin(), __y.end());
    }
    
    #ifdef __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool operator!=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
                           const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
      return !(__x == __y);
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool operator>(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
                          const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
      return __y < __x;
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool operator<=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
                           const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
      return !(__y < __x);
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline bool operator>=(const list<_Tp,_Alloc>& __x,
                           const list<_Tp,_Alloc>& __y) {
      return !(__x < __y);
    }
    
    
    //交换两个链表内容
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline void 
    swap(list<_Tp, _Alloc>& __x, list<_Tp, _Alloc>& __y)
    {
      __x.swap(__y);
    }
    
    #endif /* __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER */
    //操作符重载结束
    //**************************************************************
    
    //以下是list类成员函数的具体定义
    //**************************************************************
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
    
    template <class _Tp, class _Alloc> template <class _InputIter>
    void 
    list<_Tp, _Alloc>::_M_insert_dispatch(iterator __position,
                                          _InputIter __first, _InputIter __last,
                                          __false_type)
    {
      for ( ; __first != __last; ++__first)//遍历范围[first,last)
        insert(__position, *__first);//一个一个节点插入
    }
    
    #else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    void 
    list<_Tp, _Alloc>::insert(iterator __position, 
                              const _Tp* __first, const _Tp* __last)
    {
      for ( ; __first != __last; ++__first)//遍历范围[first,last)
        insert(__position, *__first);//一个一个节点插入
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    void 
    list<_Tp, _Alloc>::insert(iterator __position,
                             const_iterator __first, const_iterator __last)
    {
      for ( ; __first != __last; ++__first)//遍历范围[first,last)
        insert(__position, *__first);//一个一个节点插入
    }
    
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    void 
    list<_Tp, _Alloc>::_M_fill_insert(iterator __position,
                                      size_type __n, const _Tp& __x)
    {
      for ( ; __n > 0; --__n)//插入n个节点
        insert(__position, __x);//在position之前插入x节点
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc>
    typename list<_Tp,_Alloc>::iterator list<_Tp, _Alloc>::erase(iterator __first, 
                                                                 iterator __last)
    {
      while (__first != __last)//遍历范围[first,last)
        erase(__first++);//一个一个节点删除
      return __last;
    }
    
    //重新调整容器的大小
    template <class _Tp, class _Alloc>
    void list<_Tp, _Alloc>::resize(size_type __new_size, const _Tp& __x)
    {
      iterator __i = begin();
      size_type __len = 0;//表示容器的原始大小
      for ( ; __i != end() && __len < __new_size; ++__i, ++__len)
        ;
      if (__len == __new_size)//若容器新的长度比原来的小，则擦除多余的元素
        erase(__i, end());
      else//若容器新的长度比原来的大，则把其初始化为x值   // __i == end()
        insert(end(), __new_size - __len, __x);
    }
    
    //赋值操作
    template <class _Tp, class _Alloc>
    list<_Tp, _Alloc>& list<_Tp, _Alloc>::operator=(const list<_Tp, _Alloc>& __x)
    {
      if (this != &__x) {
        iterator __first1 = begin();
        iterator __last1 = end();
        const_iterator __first2 = __x.begin();
        const_iterator __last2 = __x.end();
        while (__first1 != __last1 && __first2 != __last2) 
          *__first1++ = *__first2++;
        if (__first2 == __last2)//若当前容器的大小大于x容器大小
          erase(__first1, __last1);//则擦除多余部分
        else//若当前容器大小小于x容器大小，则把x容器剩下的数据插入到当前容器尾
          insert(__last1, __first2, __last2);
    	//上面if语句里面的语句可以用下面代替
    	/*
    		clear();
    		this->assign(__x.begin(),__x.end());
    	*/
      }
      return *this;
    }
    
    //在已定义list容器中填充n个初始值为val的节点
    template <class _Tp, class _Alloc>
    void list<_Tp, _Alloc>::_M_fill_assign(size_type __n, const _Tp& __val) {
      iterator __i = begin();
      for ( ; __i != end() && __n > 0; ++__i, --__n)
        *__i = __val;
      if (__n > 0)//若容器大小不够存储n个节点，则使用插入函数
        insert(end(), __n, __val);
      else//若容器原来的数据大小比n大，则擦除多余的数据
        erase(__i, end());
      //注：个人认为该函数也可以这样实现：
      //首先清空容器原来的内容
      //然后在容器插入n个值为val的数据节点
      /*
      _Tp tmp = __val;
      clear();
      insert(begin(),__n,__val);
      */
    }
    
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
    
    //若输入数据类型不是整数型别时，assign(_InputIter __first, _InputIter __last)调用该函数
    //在[first,last)实现填充数值操作
    template <class _Tp, class _Alloc> template <class _InputIter>
    void
    list<_Tp, _Alloc>::_M_assign_dispatch(_InputIter __first2, _InputIter __last2,
                                          __false_type)
    {
      //获取原始容器的大小
      iterator __first1 = begin();
      iterator __last1 = end();
      //若原始容器和[first2,last2)大小不为0或1，则进行赋值操作
      for ( ; __first1 != __last1 && __first2 != __last2; ++__first1, ++__first2)
        *__first1 = *__first2;
      if (__first2 == __last2)//若原始容器的大小比[first2,last2)大
        erase(__first1, __last1);
      else
    	  //若原始容器的大小比[first2,last2)小
        insert(__last1, __first2, __last2);
    }
    
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
    
    //删除容器中值为value的所有数据节点
    template <class _Tp, class _Alloc>
    void list<_Tp, _Alloc>::remove(const _Tp& __value)
    {
      iterator __first = begin();
      iterator __last = end();
      while (__first != __last) {//遍历整个容器
        iterator __next = __first;
        ++__next;
        if (*__first == __value) erase(__first);//若存在该值，则擦除
        __first = __next;//继续查找，直到first == last
      }
    }
    
    //
    template <class _Tp, class _Alloc>
    void list<_Tp, _Alloc>::unique()
    {
      iterator __first = begin();
      iterator __last = end();
      if (__first == __last) return;//若为空容器，则退出
      iterator __next = __first;
      while (++__next != __last) {//若容器大小大于1，进入while循环
        if (*__first == *__next)//若相邻元素相同
          erase(__next);//则擦除
        else//否则，查找下一节点
          __first = __next;
        __next = __first;
      }
    }
    
    //合并两个已排序的链表,合并后的链表仍然是有序的
    template <class _Tp, class _Alloc>
    void list<_Tp, _Alloc>::merge(list<_Tp, _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);//把first2拼接在first1之前
          __first2 = __next;
        }
        else
          ++__first1;
      //若链表x比当前链表长，则把剩余的数据节点拼接到当前链表的尾端
      if (__first2 != __last2) transfer(__last1, __first2, __last2);
    }
    
    
    inline void __List_base_reverse(_List_node_base* __p)
    {
      _List_node_base* __tmp = __p;
      do {
        __STD::swap(__tmp->_M_next, __tmp->_M_prev);//交换指针所指的节点地址
        __tmp = __tmp->_M_prev;     // Old next node is now prev.
      } while (__tmp != __p);
    }
    
    //把当前链表逆序
    template <class _Tp, class _Alloc>
    inline void list<_Tp, _Alloc>::reverse() 
    {
      __List_base_reverse(this->_M_node);
    }    
    
    //按升序进行排序，list链表的迭代器访问时双向迭代器
    //因为STL的排序算法函数sort()是接受随机访问迭代器，在这里并不适合
    template <class _Tp, class _Alloc>
    void list<_Tp, _Alloc>::sort()
    {
      // Do nothing if the list has length 0 or 1.
      if (_M_node->_M_next != _M_node && _M_node->_M_next->_M_next != _M_node) 
      {
        list<_Tp, _Alloc> __carry;//carry链表起到搬运的作用
    	//counter链表是中间存储作用
    	/*
    	*其中对于counter[i]里面最多的存储数据为2^(i+1)个节点
    	*若超出则向高位进位即counter[i+1]
    	*/
        list<_Tp, _Alloc> __counter[64];
        int __fill = 0;
        while (!empty()) 
    	{//若不是空链表
    		//第一步：
          __carry.splice(__carry.begin(), *this, begin());//把当前链表的第一个节点放在carry链表头
          int __i = 0;
          while(__i < __fill && !__counter[__i].empty()) 
    	  {
            //第二步：
    		  __counter[__i].merge(__carry);//把链表carry合并到counter[i]
            //第三步：
    		  __carry.swap(__counter[__i++]);//交换链表carry和counter[i]内容
          }
          //第四步：
    	  __carry.swap(__counter[__i]);//交换链表carry和counter[i]内容         
          //第五步：
    	  if (__i == __fill) ++__fill;
        } 
    
        for (int __i = 1; __i < __fill; ++__i)
          //第六步：
    		__counter[__i].merge(__counter[__i-1]);//把低位不满足进位的剩余数据全部有序的合并到上一位
        //第七步：
    	swap(__counter[__fill-1]);//最后把已排序好的链表内容交换到当前链表
      }
    }
    
    #ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
    
    template <class _Tp, class _Alloc> template <class _Predicate>
    void list<_Tp, _Alloc>::remove_if(_Predicate __pred)
    {
      iterator __first = begin();
      iterator __last = end();
      while (__first != __last) {
        iterator __next = __first;
        ++__next;
        if (__pred(*__first)) erase(__first);
        __first = __next;
      }
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc> template <class _BinaryPredicate>
    void list<_Tp, _Alloc>::unique(_BinaryPredicate __binary_pred)
    {
      iterator __first = begin();
      iterator __last = end();
      if (__first == __last) return;
      iterator __next = __first;
      while (++__next != __last) {
        if (__binary_pred(*__first, *__next))
          erase(__next);
        else
          __first = __next;
        __next = __first;
      }
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc> template <class _StrictWeakOrdering>
    void list<_Tp, _Alloc>::merge(list<_Tp, _Alloc>& __x,
                                  _StrictWeakOrdering __comp)
    {
      iterator __first1 = begin();
      iterator __last1 = end();
      iterator __first2 = __x.begin();
      iterator __last2 = __x.end();
      while (__first1 != __last1 && __first2 != __last2)
        if (__comp(*__first2, *__first1)) {
          iterator __next = __first2;
          transfer(__first1, __first2, ++__next);
          __first2 = __next;
        }
        else
          ++__first1;
      if (__first2 != __last2) transfer(__last1, __first2, __last2);
    }
    
    template <class _Tp, class _Alloc> template <class _StrictWeakOrdering>
    void list<_Tp, _Alloc>::sort(_StrictWeakOrdering __comp)
    {
      // Do nothing if the list has length 0 or 1.
      if (_M_node->_M_next != _M_node && _M_node->_M_next->_M_next != _M_node) {
        list<_Tp, _Alloc> __carry;
        list<_Tp, _Alloc> __counter[64];
        int __fill = 0;
        while (!empty()) {
          __carry.splice(__carry.begin(), *this, begin());
          int __i = 0;
          while(__i < __fill && !__counter[__i].empty()) {
            __counter[__i].merge(__carry, __comp);
            __carry.swap(__counter[__i++]);
          }
          __carry.swap(__counter[__i]);         
          if (__i == __fill) ++__fill;
        } 
    
        for (int __i = 1; __i < __fill; ++__i) 
          __counter[__i].merge(__counter[__i-1], __comp);
        swap(__counter[__fill-1]);
      }
    }
    
    #endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
    
    #if defined(__sgi) && !defined(__GNUC__) && (_MIPS_SIM != _MIPS_SIM_ABI32)
    #pragma reset woff 1174
    #pragma reset woff 1375
    #endif
    
    __STL_END_NAMESPACE 
    
    #endif /* __SGI_STL_INTERNAL_LIST_H */
    
    // Local Variables:
    // mode:C++
    // End:

参考资料：

《STL源码剖析》侯捷

[《][Link 2][STL笔记之list][Link 2][》][Link 2]

[《][Link 3][STL源码剖析--stl\_list.h》][Link 3]

[《STL源码剖析 容器 stl\_list.h》][STL_ _ stl_list.h]

[list]: http://zh.cppreference.com/w/cpp/container/list
[Link 1]: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/802d66bt.aspx
[SouthEast]: /images/20220810/f21fc296e0e747eda5ffd2f429b6b30a.png
[SouthEast 1]: /images/20220810/7cd2fedc09cf4e338bfff9ea7e4bf713.png
[SouthEast 2]: /images/20220810/3a769cfa99f64ba896c5b4523463450c.png
[SouthEast 3]: /images/20220810/9a82336fb331402daaa09a9510b50c83.png
[SouthEast 4]: /images/20220810/fc11379d40c54080901f7cd844bb8f81.png
[STL_list_sort]: http://blog.csdn.net/chenhanzhun/article/details/39337331
[Link 2]: http://www.programlife.net/stl-list.html
[Link 3]: http://blog.csdn.net/mdl13412/article/details/6645244
[STL_ _ stl_list.h]: http://blog.csdn.net/zhengsenlie/article/details/38011161