C++如何使用std::forward_list单向链表？（代码示例）

穿越時空

发布时间：2025-12-30 17:11:02

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原创

std::forward_list是C++11引入的单向链表，内存小、插入删除O(1)，但不支持随机访问、反向遍历和size()，操作依赖insert_after/erase_after及before_begin()。

c++如何使用std::forward_list单向链表？（代码示例）

std::forward_list 是 C++11 引入的单向链表容器，内存占用小、插入删除快（仅需常数时间），但不支持随机访问、不能反向遍历，且没有 size() 成员函数（需用 std::distance 或手动计数）。

初始化与基本操作

forward_list 没有容量概念，构造时只支持空构造、初始化列表、拷贝/移动构造，以及从另一个 forward_list 构造（带迭代器范围）。

示例：

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下载

#include 
#include 

int main() {
    // 空构造
    std::forward_list fl1;

    // 初始化列表构造（C++11 起）
    std::forward_list fl2 = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 拷贝构造
    std::forward_list fl3 = fl2;

    // 从迭代器范围构造（注意：forward_list::before_begin() 不是标准用法，需用 insert_after）
    std::forward_list fl4;
    fl4.push_front('c');
    fl4.push_front('b');
    fl4.push_front('a'); // 此时为 a → b → c

    return 0;
}

插入与删除操作

forward_list 的插入和删除必须通过“前驱节点”进行，因此所有修改操作都围绕 insert_after 和 erase_after 展开。它提供 before_begin() 迭代器（指向逻辑头节点之前），用于在开头插入。

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常用方法：

push_front(val)：在开头插入元素（等价于 insert_after(before_begin(), val)）
pop_front()：删除第一个元素（若非空）
insert_after(pos, val)：在 pos 所指节点之后插入 val（pos 必须有效，可为 before_begin()）
erase_after(pos)：删除 pos 后的一个节点（pos 可为 before_begin()，即删首节点）
remove(val)：移除所有等于 val 的元素
remove_if(pred)：移除满足谓词 pred 的元素

示例：

std::forward_list fl = {10, 20, 30, 40};

fl.push_front(5);        // → 5,10,20,30,40
fl.pop_front();          // → 10,20,30,40

auto it = fl.before_begin();
std::advance(it, 1);     // 移动到第2个元素前（即指向10节点前）→ 实际指向10
fl.insert_after(it, 15); // 在10后插入15 → 10,15,20,30,40

fl.erase_after(fl.before_begin()); // 删除首节点（10）→ 15,20,30,40
fl.remove(30);                     // → 15,20,40
fl.remove_if([](int x) { return x > 25; }); // → 15,20

遍历与查找

forward_list 只支持单向迭代，begin() 返回首个元素迭代器，end() 返回尾后迭代器。遍历时不能使用索引，只能靠 ++it 前进。

获取长度需用 std::distance：

#include 

std::forward_list names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};
size_t len = std::distance(names.begin(), names.end()); // len == 3

// 遍历打印
for (auto it = names.begin(); it != names.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}
// 输出：Alice Bob Charlie

实用技巧与注意事项

forward_list 的设计强调最小开销：每个节点只存一个指针（next），无 size 字段、无尾指针、无 reverse_iterator。因此某些操作比 list/vector 更轻量，但也更受限。

关键提醒：

迭代器失效规则宽松：只有被删除节点的迭代器失效；插入不影响其他迭代器
splice_after 可高效拼接两个 forward_list（O(1)），类似 list::splice，但参数是 after-where 和 source range
若需频繁查长度，建议自行维护变量，避免反复调用 std::distance（O(n)）
不支持 data()、at()、[]、rbegin() 等双向/随机访问接口

拼接示例：

std::forward_list a = {1, 2};
std::forward_list b = {3, 4, 5};

// 将 b 全部移到 a 开头之后（即插入到 a.begin() 之后）
a.splice_after(a.before_begin(), b); // a → 1,3,4,5,2；b 变为空

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