std::forward_list 是 C++11 引入的单向无哨兵链表,内存更紧凑、头部操作高效,但不支持随机访问、反向迭代和 O(1) size()(C++17 起可选),适用于内存敏感、头部频繁增删且单向遍历的场景。

std::forward_list 是 C++11 引入的标准模板库(STL)容器,它是一个不带尾指针的单向链表,只支持从头到尾的单向遍历,不提供随机访问,也不保存自身大小(size() 在 C++11 中默认是 O(n) 操作,C++17 起可选实现为 O(1),但标准仍不强制)。
为什么用 forward_list 而不是 list?
相比 std::list(双向链表),forward_list 内存更紧凑:每个节点只存一个指针(指向下一节点),没有 prev 指针,也没有额外的哨兵节点(sentinel node)。这意味着:
- 每个元素内存开销更小(尤其对小对象,如
int、char*) - 插入/删除操作在已知位置时,性能略优(少一次指针更新)
- 但不支持反向迭代、无法直接获取长度、不能通过下标访问
基本用法与常见操作
声明和初始化:
std::forward_list
std::forward_list<:string> names;
fl.push_front(0); // 只能从前端插入
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关键限制与对应操作:
- 没有
push_back()—— 需用insert_after()在末尾前插入,或遍历到末尾再插 - 没有
pop_back()—— 删除末尾需先找到倒数第二个节点,再erase_after() - 所有修改操作都围绕
before位置:如insert_after(it, val)、erase_after(it) - 迭代器是单向的:
forward_list::iterator只支持 ++,不支持 -- 或 +n
实用技巧:高效插入与拼接
因为没有尾指针,手动维护尾迭代器可避免重复遍历:
std::forward_list
auto tail = std::prev(a.end()); // C++11 起可用 prev,但注意 forward_list::end() 不可递减
// 更安全做法:用 before_begin()
a.insert_after(tail, 3); // 插入到末尾
拼接两个 forward_list 推荐用 splice_after():
-
a.splice_after(pos, b):把 b 的所有元素插入到 a 中 pos 后面,b 变为空 - O(1) 时间,不复制元素,比循环 insert_after 高效得多
什么时候该选 forward_list?
适用场景很明确:
- 频繁在头部插入/删除,且极少需要随机访问或反向遍历
- 内存敏感环境(嵌入式、高频小对象缓存),且容器平均长度不长
- 算法逻辑天然符合单向流式处理(如解析 token 链、事件队列、LRU 前半段)
不推荐用于:需要 size()、需要 back()、需要稳定下标、或常做尾部操作的场景——此时 vector 或 list 更合适。










