c++中forward_list和list的区别_c++单向链表特点【对比】

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forward_list无size()且为O(n),判空应统一用empty();迭代器单向,不支持–;内存更省但操作受限,频繁查长、倒序、排序等场景应选list。

c++中forward_list和list的区别_c++单向链表特点【对比】

forward_list 没有 size(),遍历才能知道长度

这是最常踩的坑:forward_list 不维护节点计数,调用 size() 是 O(n) 时间复杂度(c++11 标准要求),而 listsize() 是 O(1)。很多旧代码习惯性写 if (lst.size() > 0),换成 forward_list 后可能引发性能抖动。

实际建议:

  • 判空统一用 empty() —— 两者都是 O(1)
  • 真需要长度时,显式用 std::distance(lst.begin(), lst.end()),并清楚这是 O(n)
  • 若频繁查长度,优先选 list,别硬套 forward_list

forward_list 只能向前遍历,不支持 — 运算符

forward_list 的迭代器是单向的,--itit-- 非法,连 std::prev(it) 都不能直接用(因为没双向移动能力)。它只提供 before_begin()begin(),插入/删除必须从头开始“找位置”。

典型场景差异:

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  • 在指定位置前插入?listinsert(it, val)forward_list 得用 insert_after(prev_it, val),你得先拿到前一个节点的迭代器
  • 删除某节点?list::erase(it) 直接删;forward_list::erase_after(prev_it) 必须传前驱,没有“删 it 指向的节点”这种接口
  • 想倒序处理?forward_list 得先拷贝到 vector 或反转链表(手动),无法像 list 那样用 rbegin()/rend()

内存开销差一倍,但 forward_list 插入头部更快

每个 list 节点存两个指针(prev + next),forward_list 节点只存一个(next)。同样存 100 万个 intforward_list 约少用 8MB 内存(64 位系统)。

但注意插入性能不是单纯看指针数:

  • 头部插入:两者都是 O(1),forward_list 略快(少一次指针赋值)
  • 尾部插入:list 是 O(1)(自带 end() 指针);forward_list 是 O(n),必须遍历到底部再插
  • 中间插入:都需定位,但 forward_list 定位成本更高(只能单向走)

没有 reverse()、sort() 成员函数算法得靠 std::

forward_list 故意省掉了 reverse()sort()merge() 这些成员函数——标准委员会认为单向链表实现这些操作太容易出错或效率不可控。所以你得用 std::reverse()std::sort()泛型算法,但它们对 forward_list 不友好:

  • std::sort 要求随机访问迭代器,forward_list::iterator 是前向迭代器 → 编译失败
  • 正确做法是用 forward_list::sort()?不对,它根本不存在。得自己写归并排序,或转成 vector 排完再重建
  • std::reverse 同样不接受前向迭代器,必须手写循环翻转,或用 list 替代

真正用 forward_list 时,得提前确认:你的业务是否真的只做头部插入+顺序遍历+不关心长度+不反转不排序。否则,省下的那点内存,大概率被调试时间和运行时意外抵消。

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