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std::list 是 C++ STL（标准模板库）中提供的一个 双向链表容器，适用于需要频繁在中间或头尾插入/删除元素的场景。
一、std::list 概述
#include <list>
-
定义：
std::list<int> myList; -
底层结构：双向链表
-
特点：
- 插入/删除效率高（O(1)）
- 不能随机访问（没有
[]操作符，不能用索引） - 每个节点存储数据 + 前后指针
二、常见用法示例
1. 创建与初始化
std::list<int> list1; // 空列表
std::list<int> list2 = {1, 2, 3, 4}; // 列表初始化
std::list<int> list3(5, 10); // 5 个值为 10 的元素
2. 插入与删除
std::list<int> myList = {1, 2, 3};// 头尾插入
myList.push_front(0); // -> 0 1 2 3
myList.push_back(4); // -> 0 1 2 3 4// 头尾删除
myList.pop_front(); // -> 1 2 3 4
myList.pop_back(); // -> 1 2 3// 插入到指定位置（使用 iterator）
auto it = myList.begin();
std::advance(it, 1); // 移动到第2个元素
myList.insert(it, 10); // -> 1 10 2 3// 删除指定位置
it = myList.begin();
std::advance(it, 2);
myList.erase(it); // -> 1 10 3
3. 遍历 list
for (auto it = myList.begin(); it != myList.end(); ++it)std::cout << *it << " ";for (const auto& val : myList)std::cout << val << " ";
4. 其他常用操作
myList.clear(); // 清空
myList.empty(); // 是否为空
myList.size(); // 元素个数
myList.front(); // 第一个元素
myList.back(); // 最后一个元素
三、特殊操作
1. 去重（相邻元素）
std::list<int> lst = {1, 1, 2, 2, 3, 3};
lst.unique(); // -> 1 2 3
2. 排序
lst.sort(); // 升序排序
lst.sort(std::greater<int>()); // 降序排序
3. 反转
lst.reverse();
四、自定义类型示例
struct Person {std::string name;int age;
};std::list<Person> people = {{"Alice", 30}, {"Bob", 25}, {"Charlie", 35}
};people.sort([](const Person& a, const Person& b) {return a.age < b.age;
});
五、使用场景总结
| 需求 | 是否适合 std::list |
|---|---|
| 快速在中间插入/删除 | ✅ 非常适合 |
| 随机访问元素 | ❌ 不适合（用 vector 更合适） |
| 大量头部插入 | ✅ |
| 需要排序和去重 | ✅ |
| 多线程场景 | ⚠️ 需要加锁（非线程安全） |
六、高级应用示例
下面是 std::list 的高级用法示范，涵盖：
- 自定义排序与
splice - 使用
remove_if删除特定条件元素 merge合并已排序链表- 使用
unique去重 - 自定义类型支持
std::list
示例1：高级用法综合示范
#include <iostream>
#include <list>
#include <algorithm>
#include <string>struct Person {std::string name;int age;// 支持排序的比较函数bool operator<(const Person& other) const {return age < other.age;}// 支持去重的等价比较函数bool operator==(const Person& other) const {return name == other.name && age == other.age;}
};void PrintList(const std::list<Person>& lst, const std::string& title) {std::cout << title << ":\n";for (const auto& p : lst) {std::cout << " " << p.name << ", age " << p.age << "\n";}std::cout << std::endl;
}int main() {std::list<Person> group1 = { {"Alice", 30}, {"Bob", 25}, {"Charlie", 28} };std::list<Person> group2 = { {"Diana", 26}, {"Eve", 24}, {"Bob", 25} };PrintList(group1, "Group 1");PrintList(group2, "Group 2");// sort + merge（合并两个已排序 list）group1.sort(); // 按 age 升序排序group2.sort();group1.merge(group2); // group2 被清空PrintList(group1, "Merged Group");// unique 去重（需要 operator==）group1.unique();PrintList(group1, "After unique (去重)");// remove_if：删除年龄小于 28 的成员group1.remove_if([](const Person& p) {return p.age < 28;});PrintList(group1, "After remove_if (age < 28)");// splice：将一个 list 插入另一个位置std::list<Person> newcomers = { {"Frank", 31}, {"Grace", 29} };auto it = std::next(group1.begin());group1.splice(it, newcomers); // 插入 newcomers 到 group1 中间PrintList(group1, "After splice newcomers");return 0;
}
输出：
Group 1:Alice, age 30Bob, age 25Charlie, age 28Group 2:Diana, age 26Eve, age 24Bob, age 25Merged Group:Eve, age 24Bob, age 25Bob, age 25Diana, age 26Charlie, age 28Alice, age 30After unique (去重):Eve, age 24Bob, age 25Diana, age 26Charlie, age 28Alice, age 30After remove_if (age < 28):Charlie, age 28Alice, age 30After splice newcomers:Charlie, age 28Frank, age 31Grace, age 29Alice, age 30
小结：std::list 高级用法速查
| 功能 | 函数 | 说明 |
|---|---|---|
| 排序 | list.sort() | 内部比较或自定义排序 |
| 合并 | list.merge() | 需先排序，合并后自动排序 |
| 去重 | list.unique() | 删除相邻重复元素（需支持 ==） |
| 条件删除 | remove_if() | 按 lambda 或谓词删除 |
| 插入链表 | splice() | 整段迁移插入，不拷贝、零成本 |
| 自定义类型支持 | 重载 < 与 == | 支持排序、去重、自定义谓词 |
示例2：实现简易任务调度系统
示例支持功能：
- 添加任务（支持优先级）
- 动态执行并删除任务
- 删除过期任务
- 支持按优先级排序执行
Task 定义:
#include <iostream>
#include <list>
#include <string>
#include <chrono>
#include <functional>
#include <algorithm>using Clock = std::chrono::steady_clock;struct Task {std::string name;int priority; // 数字越大，优先级越高Clock::time_point expireTime;std::function<void()> action;bool operator<(const Task& other) const {return priority > other.priority; // 用于 sort：高优先级在前}
};
TaskScheduler 类:
class TaskScheduler {
private:std::list<Task> tasks;public:void AddTask(const Task& task) {tasks.push_back(task);}void RemoveExpiredTasks() {auto now = Clock::now();tasks.remove_if([&](const Task& task) {return now > task.expireTime;});}void RunTopTask() {if (tasks.empty()) return;// 优先级排序（高优先级排前面）tasks.sort();auto task = tasks.front();tasks.pop_front();std::cout << "[Running] " << task.name << std::endl;task.action();}void RunAllTasks() {tasks.sort();for (const auto& task : tasks) {std::cout << "[Running] " << task.name << std::endl;task.action();}tasks.clear();}void PrintTasks() const {std::cout << "Scheduled Tasks:\n";for (const auto& task : tasks) {std::cout << " " << task.name << " (priority: " << task.priority << ")\n";}}
};
使用示例
int main() {TaskScheduler scheduler;scheduler.AddTask({"TaskA", 1, Clock::now() + std::chrono::seconds(10),[] { std::cout << " -> Running TaskA\n"; }});scheduler.AddTask({"TaskB", 5, Clock::now() + std::chrono::seconds(5),[] { std::cout << " -> Running TaskB\n"; }});scheduler.AddTask({"TaskC", 3, Clock::now() + std::chrono::seconds(1),[] { std::cout << " -> Running TaskC\n"; }});std::cout << "All tasks:\n";scheduler.PrintTasks();std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(2)); // 模拟延时scheduler.RemoveExpiredTasks();std::cout << "\nTasks after removing expired:\n";scheduler.PrintTasks();std::cout << "\nExecuting tasks...\n";scheduler.RunAllTasks();
}
输出示例
All tasks:
Scheduled Tasks:TaskA (priority: 1)TaskB (priority: 5)TaskC (priority: 3)Tasks after removing expired:
Scheduled Tasks:TaskA (priority: 1)TaskB (priority: 5)Executing tasks...
[Running] TaskB-> Running TaskB
[Running] TaskA-> Running TaskA
优势
std::list支持 任意位置插入/删除，无需重新分配内存。- 适合构建 实时任务队列、异步处理池、调度表系统。
- 支持
splice()快速合并多个任务队列，零开销。
小结
| 操作 | 时间复杂度 |
|---|---|
| 插入/删除（任意位置） | O(1)（已知 iterator） |
| 访问第 n 个元素 | O(n) |
| 遍历所有元素 | O(n) |