必须用 std::list + std::unordered_map 组合,因其唯一能同时满足 o(1) 查找、o(1) 移动到头部、o(1) 淘汰尾部;std::list 支持双向遍历与迭代器稳定,std::unordered_map 提供 key 到迭代器的快速映射。

为什么必须用 std::list + std::unordered_map 组合
因为只有这个组合能同时满足三个硬性要求:O(1) 查找、O(1) 移动到头部、O(1) 淘汰尾部。用 std::vector 或 std::deque 都会破功——前者删中间元素是 O(n),后者迭代器在插入/删除后可能失效,导致 cache_map[key] 解引用野指针。
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std::unordered_map提供 key → list 迭代器的映射,get 时不用遍历就能定位节点 -
std::list是双向链表,push_front、erase(iterator)、begin()、end()全是常数时间 - 不能用
std::forward_list:它不支持反向遍历,无法高效删尾(得从头遍历到倒数第二项)
put 时 key 已存在,只改 value 就完事?错
这是最常见逻辑漏洞:只更新 cache_map[key]->second,却没把对应节点从原位置移走再插到头部。结果是链表顺序错乱,cache_list.back() 不再代表“最久未用”,淘汰机制彻底失效。
- 正确流程是:先用
cache_map.find(key)判断存在 → 若存在,用cache_map[key]获取迭代器 →cache_list.erase(it)删除旧位置 →cache_list.push_front({key, value})插入新节点 →cache_map[key] = cache_list.begin()更新映射 - 注意:
push_front返回的是新节点迭代器,必须立刻存进 map;如果 erase 后忘了这步,后续get会解引用已失效迭代器,触发未定义行为 - 别省略
erase:即使 value 相同,访问顺序也要重置,LRU 的语义是“最近访问”,不是“最近写入”
用 std::pair<int int></int> 还是自定义 struct?
初期验证逻辑用 std::pair 没问题,但上线前务必换成命名清晰的结构体。这不是风格问题,是维护成本问题。
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std::pair写起来快:it->first、it->second容易看混,尤其当缓存要扩展字段(比如加timestamp或ref_count)时,代码迅速不可读 - 结构体零开销:
struct CacheNode { int key; int val; };和std::pair在内存布局、移动性能上完全一致,都是 trivial 类型 - 别为“未来可能加字段”提前设计复杂类——先跑通核心逻辑,再按需重构;但一旦进入生产环境,
it->first就是埋雷点
容量满时删尾节点,cache_list.back() 能直接用吗?
不能直接用。因为 std::list::back() 返回的是值引用,不是迭代器;而你要删的是节点本身,且删完还要从 unordered_map 中清除对应 key,必须拿到该节点的迭代器。
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- 正确做法是:用
auto tail_it = std::prev(cache_list.end())获取尾节点迭代器(end()是 past-the-end,前一个是真实尾) - 然后
int key_to_erase = tail_it->key;提取 key →cache_list.erase(tail_it);→cache_map.erase(key_to_erase); - 别写
cache_list.pop_back():它删值但不告诉你删的是哪个 key,map 里残留脏数据,下次put同 key 会覆盖 map 但链表里还留着旧节点
真正难的不是写对那几行代码,而是时刻记住:map 存的是迭代器,不是值;list 迭代器一删就废,不能缓存、不能复用、不能跨操作保留;所有操作必须 map 和 list 严格同步——差一行,缓存就“失忆”。










