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容器适配器的理解(转)

2017年12月20日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4687字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭

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首先，我们要明白适配器是干什么的？其实就是一个接口转换装置，是得我们能用特定的方法去操作一些我们本来无法操作的东西。举一个例子，比如你的一个设备支持串口线，而你的电脑支持的是usb口，这时候，我们没有必要重新买一个支持usb的设备，只需要一根串口转usb口的小玩意，让你的设备能够连接到usb插口上，而它就是适配器。
那么C++中的容器适配器是干什么的呢？可以做一个类比，我们已有的容器（比如vector、list、deque）就是设备，这个设备支持的操作很多，比如插入，删除，迭代器访问等等。而我们希望这个容器表现出来的是栈的样子：先进后出，入栈出栈等等，此时，我们没有必要重新动手写一个新的数据结构，而是把原来的容器重新封装一下，改变它的接口，就能把它当做栈使用了。
言归正传，理解了什么是适配器以后，其实问题就很简单的。C++中定义了3种容器适配器，它们让容器提供的接口变成了我们常用的的3种数据结构：栈（先进后出）队列（先进先出）和优先级队列（按照优先级（“<”号）排序，而不是按照到来的顺序排序）。
至于具体是怎么变的，我们可以先了解一个大概：默认情况下，栈和队列都是基于deque实现的，而优先级队列则是基于vector实现的。当然，我们也可以指定自己的实现方式。但是由于数据结构的关系，我们也不能胡乱指定。栈的特点是后进先出，所以它关联的基本容器可以是任意一种顺序容器，因为这些容器类型结构都可以提供栈的操作有求，它们都提供了push_back、pop_back和back操作。 队列queue的特点是先进先出，适配器要求其关联的基础容器必须提供pop_front操作，因此其不能建立在vector容器上；对于优先级队列，由于它要求支持随机访问的功能，所以可以建立在vector或者deque上，不能建立在list上。

让我们看看这三种关联容器提供的接口：
栈支持的操作有：
1.empty()  堆栈为空则返回真 
2.pop()  移除栈顶元素 
3.push()  在栈顶增加元素 
4.size()  返回栈中元素数目 
5.top()  返回栈顶元素 
队列支持的操作有：
1.back()  返回一个引用，指向最后一个元素 
2.empty()  如果队列空则返回真 
3.front()  返回第一个元素 
4.pop()  删除第一个元素 
5.push()  在末尾加入一个元素 
6.size()  返回队列中元素的个数 
优先级队列支持的操作有：
1.empty()  如果优先队列为空，则返回真 
2.pop()  删除第一个元素 
3.push()  加入一个元素 
4.size()  返回优先队列中拥有的元素的个数 
5.top()  返回优先队列中有最高优先级的元素

举个例子：

[cpp] view
plaincopy

  1. int main()  
  2. {  
  3.     const stack<int>::size_type stk_size = 10;  
  4.     //创建一个空栈  
  5.     stack<int> intStack;  
  6.     //改变栈的实现方式为vector  
  7.     //stack<int,vector<int> > intStack;  
  8.     int ix = 0;  
  9.   
  10.     while(intStack.size() != stk_size)  
  11.         intStack.push(ix++);  
  12.   
  13.     int error_cnt = 0;  
  14.     while(intStack.empty() == false)  
  15.     {  
  16.         //top操作返回栈顶元素，但并不删除  
  17.         int value = intStack.top();  
  18.         if(value != --ix)  
  19.         {  
  20.             cout<<"opps! expected "<<ix<<" received "<<value<<endl;  
  21.             ++error_cnt;  
  22.   
  23.         }  
  24.         //删除栈顶元素  
  25.         intStack.pop();  
  26.     }  
  27.   
  28.     cout<<"our program ran with "<<error_cnt<<" errors! "<<endl;  
  29.     return 0;  
  30. }  


 

最后我们可以窥探一下stl中的源码：

[cpp] view
plaincopy

  1. template<class _Ty,  
  2.     class _Container = deque<_Ty> >  
  3.     class stack  
  4.     {   // LIFO queue implemented with a container  
  5. public:  
  6.     typedef stack<_Ty, _Container> _Myt;  
  7.     typedef _Container container_type;  
  8.     typedef typename _Container::value_type value_type;  
  9.     typedef typename _Container::size_type size_type;  
  10.     typedef typename _Container::reference reference;  
  11.     typedef typename _Container::const_reference const_reference;  
  12.   
  13.     stack()  
  14.         : c()  
  15.         {   // construct with empty container  
  16.         }  
  17.   
  18.     stack(const _Myt& _Right)  
  19.         : c(_Right.c)  
  20.         {   // construct by copying _Right  
  21.         }  
  22.   
  23.     explicit stack(const _Container& _Cont)  
  24.         : c(_Cont)  
  25.         {   // construct by copying specified container  
  26.         }  
  27.   
  28.     _Myt& operator=(const _Myt& _Right)  
  29.         {   // assign by copying _Right  
  30.         c = _Right.c;  
  31.         return (*this);  
  32.         }  
  33.   
  34.     stack(_Myt&& _Right)  
  35.         : c(_STD move(_Right.c))  
  36.         {   // construct by moving _Right  
  37.         }  
  38.   
  39.     explicit stack(_Container&& _Cont)  
  40.         : c(_STD move(_Cont))  
  41.         {   // construct by copying specified container  
  42.         }  
  43.   
  44.     _Myt& operator=(_Myt&& _Right)  
  45.         {   // assign by moving _Right  
  46.         c = _STD move(_Right.c);  
  47.         return (*this);  
  48.         }  
  49.   
  50.     void push(value_type&& _Val)  
  51.         {   // insert element at beginning  
  52.         c.push_back(_STD move(_Val));  
  53.         }  
  54.   
  55.     template<class _Valty>  
  56.         void emplace(_Valty&& _Val)  
  57.         {   // insert element at beginning  
  58.         c.emplace_back(_STD forward<_Valty>(_Val));  
  59.         }  
  60.   
  61.     void swap(_Myt&& _Right)  
  62.         {   // exchange contents with movable _Right  
  63.         c.swap(_STD move(_Right.c));  
  64.         }  
  65.   
  66.     bool empty() const  
  67.         {   // test if stack is empty  
  68.         return (c.empty());  
  69.         }  
  70.   
  71.     size_type size() const  
  72.         {   // test length of stack  
  73.         return (c.size());  
  74.         }  
  75.   
  76.     reference top()  
  77.         {   // return last element of mutable stack  
  78.         return (c.back());  
  79.         }  
  80.   
  81.     const_reference top() const  
  82.         {   // return last element of nonmutable stack  
  83.         return (c.back());  
  84.         }  
  85.   
  86.     void push(const value_type& _Val)  
  87.         {   // insert element at end  
  88.         c.push_back(_Val);  
  89.         }  
  90.   
  91.     void pop()  
  92.         {   // erase last element  
  93.         c.pop_back();  
  94.         }  
  95.   
  96.     const _Container& _Get_container() const  
  97.         {   // get reference to container  
  98.         return (c);  
  99.         }  
  100.   
  101.     void swap(_Myt& _Right)  
  102.         {   // exchange contents with _Right  
  103.         c.swap(_Right.c);  
  104.         }  
  105.   
  106. protected:  
  107.     _Container c;   // the underlying container  
  108.     };  


从中我们可以清楚的看到：栈在默认情况下，是基于deque实现的，它使用封装的顺序容器的操作来实现的自己的操作。相信里面的大部分内容我们都能看懂个大概。这里就不做过多解释了。

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