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文章目录
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- 一、初识list容器
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- [1.1 什么是list？](#1.1 什么是list？)
- [1.2 核心特性](#1.2 核心特性)
- [1.3 典型应用场景](#1.3 典型应用场景)
- 二、核心成员函数
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- [2.1 默认成员函数](#2.1 默认成员函数)
- 三、迭代器操作
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- [3.1 基础迭代器](#3.1 基础迭代器)
- [3.2 常量迭代器（C++11）](#3.2 常量迭代器（C++11）)
- 四、容量与访问操作
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- [4.1 容量查询](#4.1 容量查询)
- [4.2 元素访问](#4.2 元素访问)
- 五、修改操作详解
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- [5.1 基础修改函数](#5.1 基础修改函数)
- [5.2 高级修改操作](#5.2 高级修改操作)
- [5.3 插入与删除](#5.3 插入与删除)
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- 六、特殊成员函数
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- [6.1 条件操作](#6.1 条件操作)
- [6.2 链表特有操作](#6.2 链表特有操作)
- 七、总结与进阶
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); |
cpp
复制代码
// 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()) |
cpp
复制代码
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(); |
cpp
复制代码
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：
cpp
复制代码
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); |
cpp
复制代码
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
cpp
复制代码
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
cpp
复制代码
iterator erase(iterator pos); // 删除单个元素
iterator erase(iterator first, iterator last); // 删除区间元素
示例：
cpp
复制代码
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; }); |
cpp
复制代码
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); |
cpp
复制代码
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
下篇预告 ：《【C++指南】C++ list容器完全解读（二）：list模拟实现，底层架构揭秘》，我们将通过剖析STL源码实现，带你理解list的底层工作机制