C++ STL queue容器适配器详解

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和 stack 栈容器适配器不同,queue 容器适配器有 2 个开口,其中一个开口专门用来输入数据,另一个专…

和 stack 栈容器适配器不同,queue 容器适配器有 2 个开口,其中一个开口专门用来输入数据,另一个专门用来输出数据,如图 1 所示。

C++ STL queue容器适配器详解
图 1 queue容器适配器

这种存储结构最大的特点是,最先进入 queue 的元素,也可以最先从 queue 中出来,即用此容器适配器存储数据具有“先进先出(简称 "FIFO" )”的特点,因此 queue 又称为队列适配器

其实,STL queue 容器适配器模拟的就是队列这种存储结构,因此对于任何需要用队列进行处理的序列来说,使用 queue 容器适配器都是好的选择。

queue容器适配器的创建

queue 容器适配器以模板类 queue<T,Container=deque<T>>(其中 T 为存储元素的类型,Container 表示底层容器的类型)的形式位于<queue>头文件中,并定义在 std 命名空间里。因此,在创建该容器之前,程序中应包含以下 2 行代码:

  #include <queue>  using namespace std;

创建 queue 容器适配器的方式大致可分为以下几种。

1) 创建一个空的 queue 容器适配器,其底层使用的基础容器选择默认的 deque 容器:

  std::queue<int> values;

通过此行代码,就可以成功创建一个可存储 int 类型元素,底层采用 deque 容器的 queue 容器适配器。

2) 当然,也可以手动指定 queue 容器适配器底层采用的基础容器类型。通过学习 《STL容器适配器详解》一节我们知道,queue 容器适配器底层容器可以选择 deque 和 list。

作为 queue 容器适配器的基础容器,其必须提供 front()、back()、push_back()、pop_front()、empty() 和 size() 这几个成员函数,符合条件的序列式容器仅有 deque 和 list。

例如,下面创建了一个使用 list 容器作为基础容器的空 queue 容器适配器:

  std::queue<int, std::list<int>> values;

注意,在手动指定基础容器的类型时,其存储的数据类型必须和 queue 容器适配器存储的元素类型保持一致。

3) 可以用基础容器来初始化 queue 容器适配器,只要该容器类型和 queue 底层使用的基础容器类型相同即可。例如:

  std::deque<int> values{1,2,3};  std::queue<int> my_queue(values);

由于 my_queue 底层采用的是 deque 容器,和 values 类型一致,且存储的也都是 int 类型元素,因此可以用 values 对 my_queue 进行初始化。

4) 还可以直接通过 queue 容器适配器来初始化另一个 queue 容器适配器,只要它们存储的元素类型以及底层采用的基础容器类型相同即可。例如:

  std::deque<int> values{1,2,3};  std::queue<int> my_queue1(values);  std::queue<int> my_queue(my_queue1);  //或者使用  //std::queue<int> my_queue = my_queue1;

注意,和使用基础容器不同,使用 queue 适配器给另一个 queue 进行初始化时,有 2 种方式,使用哪一种都可以。

值得一提的是,第 3、4 种初始化方法中 my_queue 容器适配器的数据是经过拷贝得来的,也就是说,操作 my_queue 容器适配器中的数据,并不会对 values 容器以及 my_queue1 容器适配器有任何影响;反过来也是如此。

queue容器适配器支持的成员函数

queue 容器适配器和 stack 有一些成员函数相似,但在一些情况下,工作方式有些不同。表 2 罗列了 queue 容器支持的全部成员函数。

表 2 queue容器适配器支持的成员函数
成员函数 功能
empty() 如果 queue 中没有元素的话,返回 true。
size() 返回 queue 中元素的个数。
front() 返回 queue 中第一个元素的引用。如果 queue 是常量,就返回一个常引用;如果 queue 为空,返回值是未定义的。
back() 返回 queue 中最后一个元素的引用。如果 queue 是常量,就返回一个常引用;如果 queue 为空,返回值是未定义的。
push(const T& obj) 在 queue 的尾部添加一个元素的副本。这是通过调用底层容器的成员函数 push_back() 来完成的。
emplace() 在 queue 的尾部直接添加一个元素。
push(T&& obj) 以移动的方式在 queue 的尾部添加元素。这是通过调用底层容器的具有右值引用参数的成员函数 push_back() 来完成的。
pop() 删除 queue 中的第一个元素。
swap(queue<T> &other_queue) 将两个 queue 容器适配器中的元素进行互换,需要注意的是,进行互换的 2 个 queue 容器适配器中存储的元素类型以及底层采用的基础容器类型,都必须相同。

和 stack 一样,queue 也没有迭代器,因此访问元素的唯一方式是遍历容器,通过不断移除访问过的元素,去访问下一个元素。

下面这个例子中演示了表 2 中部分成员函数的用法:

  #include <iostream>  #include <queue>  #include <list>  using namespace std;  int main()  {      //构建 queue 容器适配器      std::deque<int> values{ 1,2,3 };      std::queue<int> my_queue(values);//{1,2,3}      //查看 my_queue 存储元素的个数      cout << "size of my_queue: " << my_queue.size() << endl;      //访问 my_queue 中的元素      while (!my_queue.empty())      {          cout << my_queue.front() << endl;          //访问过的元素出队列          my_queue.pop();      }      return 0;  }

运行结果为:

size of my_queue: 3
1
2
3

表 2 中其它成员函数的用法也非常简单,这里不再给出具体示例,后续章节用法会做具体介绍。

贺, 贺朝

关于作者: 贺朝

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