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? 文章專欄：《C++指南》
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一、初識list容器

1.1 什么是list？

在C++標準模板庫（STL）中，list是一個基于雙向鏈表實現的序列容器。它允許在任意位置進行高效插入和刪除操作，時間復雜度為O(1)。與vector不同，list不保證元素在內存中的連續存儲，因此不支持隨機訪問。

1.2 核心特性

• 雙向鏈表結構：每個元素包含指向前后節點的指針
• 動態內存分配：元素按需分配內存
• 高效插入刪除：無需移動其他元素
• 迭代器穩定性：插入刪除操作不會使已有迭代器失效（除被刪除元素）

1.3 典型應用場景

• 需要頻繁在首尾之外的位置插入/刪除元素
• 元素體積較大，避免vector擴容時的拷貝開銷
• 需要維護元素的插入順序
• 需要合并、拆分鏈表等特殊操作

二、核心成員函數

2.1 默認成員函數

構造函數的重載版本

函數	功能描述	示例
默認構造函數	創建空list	list<int> lst1;
填充構造函數	創建包含n個元素的list	list<char> lst2(5);
拷貝構造函數	復制另一個list的內容	list<int> lst3(lst2);
移動構造函數(C++11)	轉移另一個list的資源	list<int> lst4(move(lst3));
析構函數	自動釋放內存（通常無需手動調用）	lst1.~list();
拷貝賦值運算符	深拷貝賦值操作	lst2 = lst1;
移動賦值運算符(C++11)	高效轉移資源賦值操作	lst3 = move(lst2);

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

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三、迭代器操作

3.1 基礎迭代器

函數	功能	示例
begin()	返回指向第一個元素的迭代器	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()	返回反向結束迭代器	for(; rit != lst.rend();)

3.2 常量迭代器（C++11）

函數	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結束迭代器	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結束迭代器	while(crit != lst.crend())

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

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四、容量與訪問操作

4.1 容量查詢

函數	功能	示例
size()	返回元素數量	if(lst.size() > 5)
empty()	判斷容器是否為空	while(!lst.empty())

4.2 元素訪問

函數	功能	示例
front()	訪問首元素（可修改）	lst.front() = 10;
back()	訪問尾元素（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 << "當前體溫：" << temps.back();  // 輸出38.0

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五、修改操作詳解

5.1 基礎修改函數

函數	功能	示例
push_front(val)	頭部插入元素	lst.push_front(0);
emplace_front(args)	頭部直接構造元素	lst.emplace_front("test");
pop_front()	刪除頭部元素	lst.pop_front();
push_back(val)	尾部插入元素	lst.push_back(100);
emplace_back(args)	尾部直接構造元素	lst.emplace_back(1,2);
pop_back()	刪除尾部元素	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"));  // 構造臨時對象+拷貝
roster.emplace_back(102, "Bob");         // 直接構造（高效）

5.2 高級修改操作

函數	功能	示例
assign(n, val)	用n個val替換內容	lst.assign(5, 0);
assign(beg, end)	用迭代器范圍替換內容	lst.assign(vec.begin(), vec.end());
swap(other)	交換兩個list的內容	lst1.swap(lst2);
resize(n)	調整元素數量	lst.resize(10);
resize(n, val)	調整數量并用val填充新增元素	lst.resize(15, -1);

list<int> nums;
nums.assign({1,2,3});       // 內容變為[1,2,3]
nums.resize(5);             // 變為[1,2,3,0,0]
nums.resize(3);             // 截斷為[1,2,3]

5.3 插入與刪除

insert重載版本

iterator insert(iterator pos, const T& val);  // 單元素插入
void insert(iterator pos, size_t n, const T& val); // 批量插入
void insert(iterator pos, InputIt first, InputIt last); // 范圍插入

erase操作

iterator erase(iterator pos);                 // 刪除單個元素
iterator erase(iterator first, iterator last); // 刪除區間元素

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);             // 刪除第二個18

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六、特殊成員函數

6.1 條件操作

函數	功能	示例
remove(val)	刪除所有等于val的元素	lst.remove(5);
remove_if(pred)	刪除滿足條件的元素	lst.remove_if([](int n){ return n%2==0; });

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

6.2 鏈表特有操作

函數	功能	示例
unique()	刪除連續重復元素	lst.unique();
merge(other)	合并有序鏈表	lst1.merge(lst2);
sort()	排序元素（升序）	lst.sort();
splice(pos, other)	轉移另一個鏈表的元素	lst1.splice(it, lst2);

list<int> a {1,3,5}, b {2,4,6};
a.merge(b);       // a變為[1,2,3,4,5,6], b為空
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變為[30,40,10,20], y為空

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七、總結與進階

本文詳細介紹了C++ list容器的基本特性和使用方法。通過大量的代碼示例，我們學習了如何正確使用list進行元素的增刪改查操作。list作為STL中重要的序列式容器，其獨特的鏈表結構使其在特定場景下具有不可替代的優勢。

在接下來的系列文章中，我們將深入探討：

• list的高級應用技巧
• list在實際項目中的最佳實踐案例

下篇預告：《【C++指南】C++ list容器完全解讀（二）：list模擬實現，底層架構揭秘》，我們將通過剖析STL源碼實現，帶你理解list的底層工作機制