STL源码剖析 - 第4章 序列式容器 - list

4.3.1 list概述

    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前一个地址或后一个地址，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》和《MSDN的list类》

4.3.3 list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；以下源码的对迭代器的定义：

//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 */  

 

4.3.2 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：

//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  };  

       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：

4.3.5 list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。

//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    //*******************************************************************      ...  };  

4.3.6 list的元素操作

    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。

list插入函数insert()

    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；

list拼接函数splice()   

    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（只有这一个结点）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);    }  

 

List的排序算法sort()

   由于STL本身的排序算法sort接受的输入迭代器是随机访问迭代器，但是双向list链表容器的访问方式是双向迭代器，因此，不能使用STL本身的排序算法sort，必须自己定义属于自己访问的排序算法。

    在该排序算法的实现过程中，定义了一个类似于搬运作用的链表carry和具有中转站作用的链表counter，这里首先对counter[i]里面存储数据的规则进行分析；counter[i]里面最多存储数据个数为2^(i+1)，若存储数据超过该数字，则向相邻高位进位，即把counter[i]链表里的内容都合并到counter[i+1]链表。carry负责取出原始链表的头一个数据节点和交换数据中转站作用；源码中的fill表示当前可处理数据的个数为2^fill。下面给出sort的源码分析：

//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    }  }  

    从源码中，我们可以看到，第一个while循环执行的条件是当前链表必须非空，该算法的核心就是while里面的处理，嵌套while(即第二个while)执行的条件是i小于fill且counter[i]链表是非空；下面给出实例进行分析，在分析之前先做一些规定：

把第20行语句carry.splice(carry.begin(), *this, begin())标记为下图中执行的步骤1；

把第25行语句counter[i].merge(carry)标记为下图中执行的步骤2；

把第27行语句carry.swap(counter[i++])标记为下图中执行的步骤3；

把第30行语句carry.swap(counter[i])标记为下图中执行的步骤4；

把第32行语句if (i == fill) ++fill标记为下图中执行的步骤5；

把第37行for循环里面语句counter[i].merge(counter[i-1])标记为下图中执行的步骤6；

把第39行最后一个语句swap(counter[fill-1])标记为下图中执行的步骤7；

    下图是待排序的原始链表：

    下面是排序算法sort的执行过程，定义初始值fill=0，因为原始链表有四个节点，即原始链表非空，则执行while循环里面的语句：注：由于方便画图，下面相邻方块之间表示是双向链表的连接；白色的方块表示空链表；

   第一次执行while循环：步骤1搬运链表carry取出当前链表的第一个数据节点7，初始值i=0，由于嵌套while循环条件不成立，则跳过嵌套while循环，直接进入到步骤4，交换carry和counter[i](i=0)的内容；又因为此时i=fill，则更新值++fill，即fill=1；流图如下：

  第二次执行while循环：步骤1搬运链表carry取出当前链表的第一个数据节点5，初始值i=0，由于嵌套while循环条件成立，步骤2将carry链表的内容有序的合并到counter[i](i=0)链表中，再执行步骤3交换carry和counter[0]内容且i++，此时carry有两个有序的节点5和7，counter[0]为空链表，i的值为i=1；这时嵌套while循环条件不成立；跳转到步骤4交换carry和counter[1]的内容，且执行步骤5更新fill的值++fill，第二次while循环执行结束时，数据节点的状况为：carry和counter[0]内容都为空，counter[1]有两个有序的节点5和7，值fill=2；流图如下：

   第三次执行while循环：步骤1搬运链表carry取出当前链表的第一个数据节点8，初始值i=0，由于嵌套while循环条件不成立，则跳过嵌套while循环，直接进入到步骤4，交换carry和counter[i](i=0)的内容；又因为此时i不等于fill，则不更新fill值，即fill=2；第三次while循环执行结束时，数据节点的状况为：carry为空，counter[0]内容为一个节点8，counter[1]有两个有序的节点5和7，值fill=2；流图如下：

   第四次执行while循环：步骤1搬运链表carry取出当前链表的第一个数据节点1，初始值i=0，由于嵌套while循环条件成立，步骤2将carry链表的内容有序的合并到counter[i](i=0)链表中，再执行步骤3交换carry和counter[0]内容且i++，此时carry有两个有序的节点1和8，counter[0]为空链表，i的值为i=1；这时嵌套while循环条件依然成立；继续执行步骤2将carry的内容有序的合并到counter[1]链表中，再执行步骤3交换carry和counter[1]的内容且++i，此时，carry内容为四个有序的节点1、5、7和8，counter[0]和counter[1]的内容都为空链表，i的值为i=2；这时嵌套while循环条件不成立；跳转到步骤4交换carry和counter[2]的内容，且执行步骤5更新fill的值++fill，第四次while循环执行结束时，数据节点的状况为：carry、counter[0]和counter[1]内容都为空，counter[2]有四个有序的节点1、5、7和8，值fill=3；流图如下：

    最后，由于此时当前链表为空链表，则跳出while循环，执行for语句，因为i=2之前的counter[1]和counter[0]内容都为空，则执行完for语句之后链表都没变化，然后执行步骤7交换当前链表和counter[2]的内容，执行完后，counter[2]为空，当前链表内容为四个有序的节点1、5、7和8；流程如下：

    以上是list排序算法的整个流程，关键是要理解其核心，不断地更新链表内容。