在 C++ 中，std::list 是一个双向链表（doubly linked list）实现的容器，它属于标准模板库（STL）的一部分。与 std::vector 不同，std::list 允许在常数时间内插入或删除元素（只要位置是已知的），而代价是它不支持随机访问。下面是 C++ 中 std::list 的一些常用操作和其模拟实现。

std::list 的基本特性

• 双向链表：每个节点都知道其前一个和后一个节点。
• 动态大小：能够高效地插入和删除元素。
• 双向迭代：支持正向和反向遍历。

常用操作

下面是一些 std::list 的常用操作：

1. 定义和初始化：

   std::list<int> myList;                  // 空链表  
   std::list<int> myList(5, 10);           // 长度为5，所有元素都是10  
   std::list<int> anotherList = {1, 2, 3}; // 使用初始化列表  

2. 插入元素：

   myList.push_back(20);   // 在末尾插入  
   myList.push_front(5);   // 在头部插入  
   // 在某个位置插入  
   auto it = myList.begin();  
   std::advance(it, 2);      // 移动迭代器到第三个元素  
   myList.insert(it, 15);    // 在此位置插入15  

3. 删除元素：

   myList.pop_back();    // 删除末尾元素  
   myList.pop_front();   // 删除头部元素  
   // 删除特定位置的元素  
   auto it = myList.begin();  
   std::advance(it, 1);  // 移动到第二个元素  
   myList.erase(it);  
   // 删除特定值的所有元素  
   myList.remove(10);  

4. 访问元素：

   int first = myList.front();  // 访问第一个元素  
   int last = myList.back();    // 访问最后一个元素  

5. 遍历：

   for (int value : myList) {  
      std::cout << value << " ";  
   }  
   // 使用迭代器  
   for (auto it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it) {  
      std::cout << *it << " ";  
   }  

6. 其它操作：

   myList.clear();               // 清空列表  
   myList.reverse();             // 反转列表  
   myList.sort();                // 排序列表  
   myList.unique();              // 去除连续相等的元素  
   myList.merge(anotherList);    // 合并另一个已排序的列表  

模拟实现的简单示例

虽然 C++ 提供了标准的 std::list 实现，但你可以从头模拟一个简单的链表来更好地理解它的工作原理。

#include <iostream>  
// 节点结构  
struct Node {  
    int data;  
    Node* next;  
    Node* prev;  
    Node(int value) : data(value), next(nullptr), prev(nullptr) {}  
};  
// 双向链表类  
class DoublyLinkedList {  
public:  
    DoublyLinkedList() : head(nullptr), tail(nullptr) {}  
    // 添加到尾部  
    void push_back(int value) {  
        Node* newNode = new Node(value);  
        if (!tail) {  
            head = tail = newNode;  
        } else {  
            tail->next = newNode;  
            newNode->prev = tail;  
            tail = newNode;  
        }  
    }  
    // 打印链表  
    void print() {  
        Node* current = head;  
        while (current) {  
            std::cout << current->data << " ";  
            current = current->next;  
        }  
        std::cout << std::endl;  
    }  
    // 删除链表中的所有节点  
    void clear() {  
        Node* current = head;  
        while (current) {  
            Node* next = current->next;  
            delete current;  
            current = next;  
        }  
        head = tail = nullptr;  
    }  
    ~DoublyLinkedList() {  
        clear();  
    }  
private:  
    Node* head;  
    Node* tail;  
};  
int main() {  
    DoublyLinkedList list;  
    list.push_back(1);  
    list.push_back(2);  
    list.push_back(3);  
    std::cout << "List contents: ";  
    list.print();  
    list.clear();  
    return 0;  
}  

这段代码展示了一个简单的双向链表的数据结构及其基本操作。通过这种方式，你可以深入理解 std::list 在底层是如何运作的。