c++ list详解

唠玖馆2026-04-30 9:00

一.list介绍及使用

list这里指的是双向带头循环链表，首先是官网：list - C++ Reference

下面是list的部分成员变量：

这里是作者截图一部分，是VS里面stl_list.h文件的，表明链表的节点有两个指针，一个指向前一个，一个指向后一个。

1.1构造函数

先看表

|-----------------------------------------------------------|-----------------------------|
| 构造函数（ (constructor)） | 接口说明 |
| list (size_type n, const value_type& val = value_type()) | 构造的list中包含n个值为val的 元素 |
| list() | 构造空的list |
| list (const list& x) | 拷贝构造函数 |
| list (InputIterator first, InputIterator last) | 用[first, last)区间中的元素构造 list |

最后一个是迭代器构造，传一个迭代器，通过这个区间构造函数。下面是案例：

cpp 复制代码 
string a("abcdefghijk");        
list<int> a1(5, 1);                 //1 1 1 1 1
list<int> a2;                       //空
list<int> a3(a1);                   //1 1 1 1 1
list<int> a4(a.begin(), a.end());   //97 ... 107，字符串内容字符强转整型转换成ASCII码值

1.2iterator迭代器的使用

先看表

|-------------|-------------------------------------------------------------------------|
| 函数声明 | 接口说明 |
| begin，end | 返回第一个元素的迭代器+返回最后一个元素下一个位置的迭代器 |
| rbegin，rend | 返回第一个元素的reverse_iterator,即end位置，返回最后一个元素下一个位置的reverse_iterator,即begin位置 |

这里的因为链表是带头节点（哨兵位）的，因此实际上begin就是第一个有效数据，end是头节点，rbegin是倒数第一个有效数据，但是返回的是头节点的地址，解引用还是最后一个有效数据，这里实际上是属于一种矫正行为。rend是最后一个有效数据下一个位置即头节点，但是返回的是第一个有效数据的地址，只是在解引用上会表现出头节点。这种现象本质原因是因为两种迭代器的类型和++方式等不同导致的。

1.3list的使用

先看表

|------------|------------------------------|
| 函数声明 | 接口说明 |
| empty | 检测list是否为空，是返回true，否则返回false |
| size | 返回list中有效节点的个数 |
| front | 返回list的第一个节点中值的引用 |
| back | 返回list的最后一个节点中值的引用 |
| push_front | 在list首元素前插入值为val的元素 |
| push_back | 在list尾部插入值为val的元素 |
| pop_front | 删除list中第一个元素 |
| pop_back | 删除list中最后一个元素 |
| insert | 在list position 位置中插入值为val的元素 |
| erase | 删除list position位置的元素 |
| swap | 交换两个list中的元素 |
| clear | 清空list中的有效元素 |

这里针对每个函数做出简单说明

empty

cpp 复制代码 
// list::empty
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> mylist;
  int sum (0);
  for (int i=1;i<=10;++i) 
     mylist.push_back(i);    //尾插i到链表里
  while (!mylist.empty())    //只要链表不为空就继续循环
  {
     sum += mylist.front();  //计算链表数据之和
     mylist.pop_front();     //删除链表第一个数据
  }
  cout << "total: " << sum << '\n';
  return 0;
}

size

cpp 复制代码 
// list::size
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> myints;
  cout << "0. size: " << myints.size() << '\n';   //输出0.size: 0
  for (int i=0; i<10; i++) 
      myints.push_back(i);
  cout << "1. size: " << myints.size() << '\n';   //输出1.size: 10
  myints.insert (myints.begin(),10,100);          //在开头插入10个100
  cout << "2. size: " << myints.size() << '\n';   //输出2.size: 20
  myints.pop_back();                              //删除一个节点
  cout << "3. size: " << myints.size() << '\n';   //输出3.size: 19
  return 0;
}

front

cpp 复制代码 
// list::front
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> mylist;
  mylist.push_back(77);               //尾插77
  mylist.push_back(22);               //尾插22
  mylist.front() -= mylist.back();       //使第一个数据减最后一个数据的值
  cout << "mylist.front() is now " << mylist.front() << '\n';
                                         //输出mylist.front() is now 55
  return 0;
}

back

cpp 复制代码 
// list::back
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> mylist;
  mylist.push_back(10);           //尾插10
  while (mylist.back() != 0)
  {
    mylist.push_back ( mylist.back() -1 );       //循环依次尾插9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
  }
  cout << "mylist contains:";
  for (auto it=mylist.begin(); it!=mylist.end() ; ++it)
    cout << ' ' << *it;            
  //最终输出mylist contains: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
  return 0;
}

push_front

cpp 复制代码 
// list::push_front
#include <iostream>
#include <list>
using namespce std;
int main ()
{
  list<int> mylist (2,100);         // 创建链表为100 100
  mylist.push_front (200);          //头插200，链表为 200 100 100
  mylist.push_front (300);          //头插300，链表为 300 200 100 100
  cout << "mylist contains:";
  for (auto it=mylist.begin(); it!=mylist.end(); ++it)
    cout << ' ' << *it;
  //输出mylist contains:300 200 100 100 
  return 0;
}

push_back

cpp 复制代码 
// list::push_back
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> mylist;
  int myint;
  do {
    cin >> myint;
    mylist.push_back (myint); //一直输入插入数据
  } while (myint);
  cout << "mylist stores " << mylist.size() << " numbers.\n";
  //输出看输入了多少个数据
  return 0;
}

pop_front

cpp 复制代码 
// list::pop_front
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> mylist;
  mylist.push_back (100);
  mylist.push_back (200);
  mylist.push_back (300);    //尾插完成链表100 200 300

  while (!mylist.empty())
  {
    cout << ' ' << mylist.front();
    mylist.pop_front();
  }
  cout << "\nFinal size of mylist is " << mylist.size() << '\n';
  //输出100 200 300Final size of mylist is 0
  return 0;
}

pop_back

cpp 复制代码 
// list::pop_back
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> mylist;
  int sum (0);
  mylist.push_back (100);
  mylist.push_back (200);
  mylist.push_back (300);
  while (!mylist.empty())
  {
    sum+=mylist.back();
    mylist.pop_back();     //尾删
  }
  std::cout << "The elements of mylist summed " << sum << '\n';
  //输出The elements of mylist summed 600
  return 0;
}

insert

这个函数有许多种不同的类型，详细可以看list::insert - C++ Reference

cpp 复制代码 
iterator insert (const_iterator position, const value_type& val);
//                 传迭代器位置                要插入的数据
iterator insert (const_iterator position, InputIterator first, InputIterator last);
//                 传迭代器位置                要插入的数据的迭代器区间
#include <iostream>
#include <list>
#include <vector>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> mylist;
  list<int>::iterator it;
  for (int i=1; i<=5; ++i) 
    mylist.push_back(i);         // 1 2 3 4 5
  it = mylist.begin();
  ++it;                           //it迭代器指向2
  mylist.insert (it,10);                        // 1 10 2 3 4 5
                    
  mylist.insert (it,2,20);                      // 1 10 20 20 2 3 4 5

  --it;       // it向前指向第二个20          

  vector<int> myvector (2,30);    //30 30
  mylist.insert (it,myvector.begin(),myvector.end());
              //在第一个列表里面插入 1 10 20 30 30 20 2 3 4 5              
  return 0;
}

erase

cpp 复制代码 
iterator erase (const_iterator position);       //删除迭代器位置的数据
iterator erase (const_iterator first, const_iterator last);
//删除迭代器区间位置的数据，左闭右开
//返回的迭代器位置是删除之前该元素的下一个元素的位置
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> mylist;
  list<int>::iterator it1,it2;
  for (int i=1; i<10; ++i) 
     mylist.push_back(i*10);
                              // 10 20 30 40 50 60 70 80 90
  it1 = it2 = mylist.begin(); 
  advance (it2,6);            // 使it2迭代器往后6个数据指向，即70
  ++it1;                   
  it1 = mylist.erase (it1);   // 10 30 40 50 60 70 80 90
                              //    ^           ^

  it2 = mylist.erase (it2);   // 10 30 40 50 60 80 90
                              //    ^           ^

  ++it1;                      //       ^        ^
  --it2;                      //       ^     ^

  mylist.erase (it1,it2);     // 10 30 60 80 90
                              //        ^
  return 0;
}

swap

cpp 复制代码 
// swap lists
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> first (3,100);   // 链表100 100 100
  list<int> second (5,200);  // 链表200 200 200 200 200
  first.swap(second);        // 两者交换
  //first链表变成200 200 200 200 200
  //second链表变成100 100 100
  return 0;
}

clear

cpp 复制代码 
// clearing lists
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main ()
{
  list<int> mylist;
  list<int>::iterator it;
  mylist.push_back (100);
  mylist.push_back (200);
  mylist.push_back (300);
  //链表 100 200 300
  mylist.clear();
  //链表为空
  mylist.push_back (1101);
  mylist.push_back (2202);
  //链表 1101 2202 
  return 0;
}

二.list与vector对比

|-------|------------------------------------------------------------------------|----------------------------------------------|
| | vector | list |
| 底层结构 | 连续开辟的空间，类似变长数组 | 双向带头循环链表 |
| 随机访问 | 支持下表随机访问，复杂度O(1） | 不支持随机访问，可以用迭代器遍历访问 |
| 插入和删除 | 效率比较低，需要搬移元素，可能需要异地扩容 | 效率较高，直接改变链表节点的_next和_prev即可 |
| 空间利用率 | 底层为连续空间，不容易造成内存碎片，空间利用 率高，缓存利用率高 | 底层节点动态开辟，小节点容 易造成内存碎片，空间利用率 低，缓存利用率低 |
| 迭代器 | 原生态指针 | 对原生态指针(节点指针)进行 封装 |
| 迭代器失效 | 在插入元素时，要给所有的迭代器重新赋值，因为 插入元素有可能会导致重新扩容，致使原来迭代器 失效，删除时，当前迭代器需要重新赋值否则会失 效 | 插入元素不会导致迭代器失 效，删除元素时，只会导致当 前迭代器失效，其他迭代器不 受影响 |
| 使用场景 | 需要高效存储，支持随机访问，不关心插入删除效 率 | 大量插入和删除操作，不关心 随机访问 |

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