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C++如何实现单向链表_C++手写链表增删改查底层代码【手撕】

穿越時空

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发布时间:2026-02-05 15:01:02

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来源于php中文网

原创

因面试算法题需暴露指针细节,std::list封装过深;手写可掌握内存布局、空链表处理、nullptr检查及悬垂指针防范等核心要点。

c++如何实现单向链表_c++手写链表增删改查底层代码【手撕】

为什么不能直接用 std::list 而要手写单向链表

因为面试、笔试、算法课作业或嵌入式环境里,常要求你暴露指针操作细节,std::list 封装太深,无法体现内存布局和节点管理逻辑。手写能看清:节点怎么分配、头指针怎么维护、空链表边界怎么处理。

常见错误是忽略 nullptr 判定,比如在空链表上调用 deleteHead() 却没检查 head == nullptr,直接解引用导致段错误。

  • 所有插入/删除前,先判断 head 是否为空
  • 删除节点后必须将原指针置为 nullptr(尤其在析构或清空时)
  • 不要在遍历中释放当前节点后还访问 current->next —— 应该先保存 next = current->next,再 delete current

Node 结构体和 LinkedList 类的基本骨架

单向链表只需一个 next 指针,Node 通常定义为内部结构体;LinkedList 管理 head,不存 size 是常见简化做法(加 size 成员可避免每次查长度都遍历)。

struct Node {
    int val;
    Node* next;
    Node(int x) : val(x), next(nullptr) {}
};

class LinkedList { private: Node* head; public: LinkedList() : head(nullptr) {} ~LinkedList() { clear(); } void clear(); // 其他接口... };

注意:Node 构造函数显式初始化 nextnullptr,否则野指针风险极高;LinkedList 析构调用 clear(),避免资源泄漏。

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插入操作:头插、尾插、按索引插的差异点

头插最简单,时间复杂度 O(1);尾插需遍历到末尾,O(n),除非额外维护 tail 指针;按索引插入必须处理越界(索引 length)。

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  • 头插:newNode->next = head; head = newNode;
  • 尾插:特判空链表(head == nullptr),否则循环到 cur->next == nullptr 再接上
  • 按索引插:先用辅助函数 getNodeAt(int index) 获取前驱节点(不是目标节点!),对 index=0 要特殊处理为头插

容易踩坑的是:插入时忘记更新前驱的 next,或者把新节点插到了错误位置(比如本该插在第 i 个位置,却插在了第 i+1 个)。

删除与查找:如何安全释放节点并避免悬垂指针

删除节点本质是「跳过它」:让前驱的 next 指向被删节点的 next,再 delete 它。关键在于拿到前驱 —— 查找时必须多走一步,或用双指针法。

  • 删头节点:Node* tmp = head; head = head->next; delete tmp;,别忘了 tmp = nullptr(虽非必须,但习惯好)
  • 删指定值:遍历时用 prevcurr,找到后 prev->next = curr->next,再 delete curr
  • 按索引删:同样依赖前驱,index=0 单独处理;index 越界直接 return

查找函数返回 Node* 本身不危险,但调用方若保存了该指针,在后续删除操作后继续使用,就是典型悬垂指针 —— 手写链表里,这类 bug 很难被编译器捕获,只能靠逻辑严谨性预防。

真正麻烦的是多线程环境下的 delete —— 但手撕题一般不考,先确保单线程下每个 new 都有唯一对应的 delete,且无重复释放。

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