C++ STL list 容器核心特性与常用接口实战指南

容量操作

主要涉及获取链表大小和判断是否为空：

• size()：获取有效节点个数。
• empty()：判断链表是否为空。

void test_capacity() {
    list<int> lt({ 1, 2, 3, 4, 5 });
    cout << lt.size() << endl;
    if (lt.empty()) 
        cout << "为空" << endl;
    else 
        cout << "非空" << endl;
}

迭代器与遍历

由于 list 底层是链表，无法像 vector 那样通过下标访问，必须依赖迭代器。可以将迭代器理解为指向节点的指针。

• begin()：返回指向第一个有效节点的迭代器。
• end()：返回指向哨兵位（逻辑尾部）的迭代器。
• rbegin() / rend()：反向迭代器。

遍历方式

方法一：范围 for 循环（推荐）

void test_traverse_range() {
    list<int> lt({ 1, 2, 3, 4, 5 });
    for (auto e : lt) {
        cout << e << " ";
    }
}

方法二：传统迭代器

void test_traverse_iter() {
    list<int> lt({ 1, 2, 3, 4, 5 });
    auto it = lt.begin();
    while (it != lt.end()) {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
}

增删改查

list 提供了丰富的头部和尾部操作接口，以及通用的插入删除功能。

高级接口说明

emplace_back vs push_back

emplace_back 允许直接在容器内部构造对象，避免了临时对象的拷贝或移动开销。特别是当我们需要直接传递构造参数时，push_back 可能无法编译，而 emplace_back 可以。

struct AA { 
    int _a1, _a2; 
    AA(int a1 = 1, int a2 = 1) :_a1(a1), _a2(a2) {} 
};

void test_emplace() {
    list<AA> lt;
    // push_back 需要对象存在
    AA a1; 
    lt.push_back(a1);
    
    // emplace_back 直接传参构造
    lt.emplace_back(30, 30); 
}

merge：合并有序链表

merge 只能用于合并两个已经排好序的链表。合并后，源链表将变为空。

void test_merge() {
    std::list<double> first, second;
    first.push_back(3.1); first.push_back(2.2); first.push_back(2.9);
    second.push_back(3.7); second.push_back(7.1); second.push_back(1.4);
    
    first.sort(); 
    second.sort(); 
    
    first.merge(second); // second 变为空
    for (auto e : first) cout << e << " ";
}

unique：移除连续重复元素

该函数仅移除连续的重复元素，并保留一个实例。如果重复元素不连续，则不会被移除。

void test_unique() {
    list<int> lt;
    lt.push_back(1); lt.push_back(5); lt.push_back(5);
    lt.push_back(4); lt.push_back(5); lt.push_back(6);
    
    lt.unique(); // 移除连续的 5
}

splice：链表间元素移动

splice 可以将一个链表中的元素或范围移动到另一个链表的指定位置。这是一个零拷贝操作，效率极高。移动后，源链表对应部分将变空。

void test_splice() {
    std::list<int> mylist1, mylist2;
    for (int i = 1; i <= 4; ++i) mylist1.push_back(i);
    for (int i = 1; i <= 3; ++i) mylist2.push_back(i * 10);
    
    auto it = mylist1.begin();
    ++it;
    mylist1.splice(it, mylist2); // 将 mylist2 全部移入 mylist1 第二个位置前
}

sort：链表排序

标准库算法 std::sort 要求随机访问迭代器，而 list 提供的是双向迭代器，因此不能直接使用 std::sort。list 类成员函数 sort() 专门针对双向链表优化了排序算法。

#include <algorithm>

void test_sort() {
    list<int> lt;
    lt.push_back(6); lt.push_back(3); lt.push_back(5);
    lt.push_back(2); lt.push_back(1);
    
    // list::sort 可用
    lt.sort(); 
    
    // std::sort 不可用，会报错
    // std::sort(lt.begin(), lt.end()); 
}