【C++指南】STL list容器完全解读（一）：从入门到掌握基础操作

原创

倔强的石头_

发布于 2025-05-31 09:50:39

1830

文章被收录于专栏：C/C++指南C/C++指南

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一、初识list容器

1.1 什么是list？

在C++标准模板库（STL）中，list是一个基于双向链表实现的序列容器。它允许在任意位置进行高效插入和删除操作，时间复杂度为O(1)。与vector不同，list不保证元素在内存中的连续存储，因此不支持随机访问。

1.2 核心特性

双向链表结构：每个元素包含指向前后节点的指针
动态内存分配：元素按需分配内存
高效插入删除：无需移动其他元素
迭代器稳定性：插入删除操作不会使已有迭代器失效（除被删除元素）

1.3 典型应用场景

需要频繁在首尾之外的位置插入/删除元素
元素体积较大，避免vector扩容时的拷贝开销
需要维护元素的插入顺序
需要合并、拆分链表等特殊操作

二、核心成员函数

2.1 默认成员函数

构造函数的重载版本

函数	功能描述	示例
默认构造函数	创建空list	`list<int> lst1;`
填充构造函数	创建包含n个元素的list	`list<char> lst2(5);`
拷贝构造函数	复制另一个list的内容	`list<int> lst3(lst2);`
移动构造函数(C++11)	转移另一个list的资源	`list<int> lst4(move(lst3));`
析构函数	自动释放内存（通常无需手动调用）	`lst1.~list();`
拷贝赋值运算符	深拷贝赋值操作	`lst2 = lst1;`
移动赋值运算符(C++11)	高效转移资源赋值操作	`lst3 = move(lst2);`

// 初始化列表构造（C++11）
list<string> fruits {"apple", "banana", "cherry"};

三、迭代器操作

3.1 基础迭代器

函数	功能	示例
`begin()`	返回指向第一个元素的迭代器	`auto it = lst.begin();`
`end()`	返回末尾哨兵迭代器	`while(it != lst.end())`
`rbegin()`	返回反向起始迭代器	`auto rit = lst.rbegin();`
`rend()`	返回反向结束迭代器	`for(; rit != lst.rend();)`

3.2 常量迭代器（C++11）

函数	功能	示例
`cbegin()`	返回不可修改的正向起始迭代器	`auto cit = lst.cbegin();`
`cend()`	返回不可修改的正向结束迭代器	`if(cit == lst.cend())`
`crbegin()`	返回不可修改的反向起始迭代器	`auto crit = lst.crbegin();`
`crend()`	返回不可修改的反向结束迭代器	`while(crit != lst.crend())`

list<int> nums {1,2,3};
// 正向遍历
for(auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
    cout << *it << " ";  // 输出：1 2 3
}

四、容量与访问操作

4.1 容量查询

函数	功能	示例
`size()`	返回元素数量	`if(lst.size() > 5)`
`empty()`	判断容器是否为空	`while(!lst.empty())`

4.2 元素访问

函数	功能	示例
`front()`	访问首元素（可修改）	`lst.front() = 10;`
`back()`	访问尾元素（可修改）	`cout << lst.back();`

list<double> temps {36.5, 37.1, 38.0};
temps.front() = 35.9;  // 修改首元素
cout << "当前体温：" << temps.back();  // 输出38.0

五、修改操作详解

5.1 基础修改函数

函数	功能	示例
`push_front(val)`	头部插入元素	`lst.push_front(0);`
`emplace_front(args)`	头部直接构造元素	`lst.emplace_front("test");`
`pop_front()`	删除头部元素	`lst.pop_front();`
`push_back(val)`	尾部插入元素	`lst.push_back(100);`
`emplace_back(args)`	尾部直接构造元素	`lst.emplace_back(1,2);`
`pop_back()`	删除尾部元素	`lst.pop_back();`
`clear()`	清空所有元素	`lst.clear();`

push_back vs emplace_back：

class Student {
public:
    Student(int id, string name) : id(id), name(name) {}
private:
    int id;
    string name;
};

list<Student> roster;
roster.push_back(Student(101, "Alice"));  // 构造临时对象+拷贝
roster.emplace_back(102, "Bob");         // 直接构造（高效）

5.2 高级修改操作

函数	功能	示例
`assign(n, val)`	用n个val替换内容	`lst.assign(5, 0);`
`assign(beg, end)`	用迭代器范围替换内容	`lst.assign(vec.begin(), vec.end());`
`swap(other)`	交换两个list的内容	`lst1.swap(lst2);`
`resize(n)`	调整元素数量	`lst.resize(10);`
`resize(n, val)`	调整数量并用val填充新增元素	`lst.resize(15, -1);`

list<int> nums;
nums.assign({1,2,3});       // 内容变为[1,2,3]
nums.resize(5);             // 变为[1,2,3,0,0]
nums.resize(3);             // 截断为[1,2,3]

5.3 插入与删除

insert重载版本

iterator insert(iterator pos, const T& val);  // 单元素插入
void insert(iterator pos, size_t n, const T& val); // 批量插入
void insert(iterator pos, InputIt first, InputIt last); // 范围插入

erase操作

iterator erase(iterator pos);                 // 删除单个元素
iterator erase(iterator first, iterator last); // 删除区间元素

示例：

list<int> data {10,20,30};
auto it = data.begin();
advance(it, 1);

data.insert(it, 15);        // [10,15,20,30]
data.insert(it, 2, 18);     // [10,15,18,18,20,30]
vector<int> tmp {25,35};
data.insert(data.end(), tmp.begin(), tmp.end()); // 末尾追加

data.erase(it);             // 删除第二个18

六、特殊成员函数

6.1 条件操作

函数	功能	示例
`remove(val)`	删除所有等于val的元素	`lst.remove(5);`
`remove_if(pred)`	删除满足条件的元素	`lst.remove_if([](int n){ return n%2==0; });`

list<int> nums {1,2,3,2,5};
nums.remove(2);  // 删除所有2 → [1,3,5]
nums.remove_if([](int x){ return x>3; }); // → [1,3]

6.2 链表特有操作

函数	功能	示例
`unique()`	删除连续重复元素	`lst.unique();`
`merge(other)`	合并有序链表	`lst1.merge(lst2);`
`sort()`	排序元素（升序）	`lst.sort();`
`splice(pos, other)`	转移另一个链表的元素	`lst1.splice(it, lst2);`

list<int> a {1,3,5}, b {2,4,6};
a.merge(b);       // a变为[1,2,3,4,5,6], b为空
a.sort();         // 排序（若未有序）

list<int> x {10,20}, y {30,40};
auto pos = x.begin();
x.splice(pos, y); // x变为[30,40,10,20], y为空

七、总结与进阶

本文详细介绍了C++ list容器的基本特性和使用方法。通过大量的代码示例，我们学习了如何正确使用list进行元素的增删改查操作。list作为STL中重要的序列式容器，其独特的链表结构使其在特定场景下具有不可替代的优势。

在接下来的系列文章中，我们将深入探讨：

list的高级应用技巧
list在实际项目中的最佳实践案例

原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。

如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

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1.1 什么是list？

1.2 核心特性

1.3 典型应用场景

二、核心成员函数

2.1 默认成员函数

三、迭代器操作

3.1 基础迭代器

3.2 常量迭代器（C++11）

四、容量与访问操作

4.1 容量查询

4.2 元素访问

五、修改操作详解

5.1 基础修改函数

5.2 高级修改操作

5.3 插入与删除

insert重载版本

erase操作

六、特殊成员函数

6.1 条件操作

6.2 链表特有操作

七、总结与进阶

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