队列（queue) 之 c++模板实现（友元函数和运算符重载）

一：起因（请参考c++中的悬浮指针和野指针 二级指针）

（0）拿出自己年初实现的queue队列，第一次用c++类实现queue，在和如今实现的其他复杂的STL对比，心情无比复杂；

注释：看到听到当年自己的所写所想，正的是一种享受 —— 倾听自己的幼稚也是一种美。

（1）闲话少说了，我自己现在回答自己的 三 （5） 中提到的问题，函数的返回值是用bool型还是void型？？其实函数返回值是bool 还是 void是视情况而定的：例如，判空函数bool isEmpty(),比较运算符重载函数 bool operator >=(&)等判断函数; 而像交换swap(&,&)，清空clear()，insert(),delete(),push,pop等一般void就可以了。

（2）再有就是是通过函数返回值返回值，还是通过参数的应用返回值呢？ 仍是视情况而定的，如果返回多值，只能通过参数了；下面说一说返回单值的情况，多数是通过函数返回值返回的只有像swap(&,&) （类成员函数就一个参数的哦，默认有一个隐含的this指针），reverse（）等。

（3）现在的问题是  返回单值 时是引用型（&） 还是 返回临时变量的值的形式？  第一，如果返回值的参数是该子函数的局部变量，只能以临时变量的形式返回；第二，如果在该子函数中，返回值的参数是类的成员变量（私有或共有），或者说是全局变量，可以返回引用。但是返回引用是有风险的 如，T& front(){return head->data;} 在主函数中是可以联动修改数据值的。

（4）再说const 如函数friend MyString operator+(const MyString& t1,const MyString& t2); 说明t1 t2 是不可改变的应用参数，即其作为引用仅仅是为了减少开销，并不是作为函数返回值用的，其返回值类型是MyString类型（非引用），说明返回的是函数的局部参数。

（5）再看此函数 const int &operator[](const size_t)const;
 第一个const说的是返回值，返回的是一个常量引用，不能修改；第二个const是一个参数，表示在函数内不会修改这个参数；最后一个const是表示this指针指向的是const也就是在这个函数内，这个类所有成员都相当于是const。

第三个const 还参与对重载函数的区分，这样在参数类型个数相同的情况下形成一种新的重载形式。需要注意：常成员函数是常对象唯一的对外接口，使用使应该注意。常成员函数不能更新对象的数据成员，也不能调用该类中的普通成员函数。

（6）友元类，不多说了，请看示例吧

假设我们要设计一个模拟电视机和遥控器的程序。大家都之道，遥控机类和电视机类是不相包含的，而且，遥控器可以操作电视机，但是电视机无法操作遥控器，这就比较符合友元的特性了。即我们把遥控器类说明成电视机类的友元。下面是这个例子的具体代码：#include <iostream>usingnamespacestd;classTV{public:friendclassTele;TV():on_off(off),volume(20),channel(3),mode(tv){}

（7）说明了一点，我也曾经幼稚过，现在还比较幼稚，但我相信，只要坚持最初梦想的人，终究会走向成熟；

（8）再次感谢自己能坚持最初的梦，相信你也有一个类似的梦；不要羡慕别人天赋，别人的成功是无法复制的，别人的辉煌是不会重演的；唯有我们自己脚踏实地的走好每一步，播下我们自己梦想的种子，大步向前。

二：代码展现

（1）queue队列类

 #include <iostream>using namespace std;template<typename T> class queue;template<typename T>class queue_item{    friend class queue<T>;    queue_item(const T &i):item(i),next(0){}// next的默认值    T item;    queue_item *next;};// 和 struct类似的哦,当然也可以改为struct的哦template<typename T>class queue{  public:    queue():head(0),tail(0),n(0){}// ==0必须得有，head tail的初值要不要？    queue(const queue &q);    queue &operator= (const queue &q);    ~queue();    void push(const T &key);    void pop();    bool front(T &item);    bool back(T &item);    bool is_empty(){ return n == 0;  }    size_t size()    {        return n;    }    void clear();  private:    queue_item<T> *head;    queue_item<T> *tail;// queue_item没有默认构造函数，不知道为何可以这样声明；因为他是指针，只分配指针大小的内存，不分配对象内存的    size_t n;    void copy_item(const queue &q);};// 队尾加入元素template<typename T>void queue<T>::push(const T &key){    queue_item<T> *item = new queue_item<T>(key);    if(n == 0)        head = tail = item;    else    {        tail->next = item;// head指向队首元素        tail = tail->next;// tail指向刚刚进入的节点    }    n++;}// 删除队首元素template<typename T>void queue<T>::pop(){    if(n == 0) return;    else    {        queue_item<T> *tmp = head;        head = head->next;        delete tmp;        n--;    }    return;}//返回队首元素template<typename T>bool queue<T>::front(T &item){    if(n == 0) return false;    else        item = head->item;    return true;}//返回队尾元素template<typename T>bool queue<T>::back(T &item){    if(n == 0) return false;    else        item = tail->item;    return true;}template<typename T>void queue<T>::clear(){    //if(n == 0)  return false;    while(n > 0)    {        pop();    }    //return true;}//复制构造函数template<typename T>queue<T>::queue(const queue &q):head(0),tail(0),n(0){    copy_item(q);}// 析构函数template<typename T>queue<T>::~queue(){    clear();}//运算符重载函数template<typename T>queue<T> &queue<T>::operator = (const queue &q){    if(this != &q)    {        clear();        n = 0;        copy_item(q);    }    return *this;}// 深度复制函数template<typename T>void queue<T>::copy_item(const queue &q){    queue_item<T> *tmp = q.head;    while(tmp != NULL)    {        push(tmp->item);        tmp = tmp->next;    }}

（2）main函数测试

#include <cstdlib>#include <iostream>#include <string>using namespace std;// test the queue class templateint main(int argc, char *argv[]) {queue<int> q;int front,back;if (q.is_empty())cout << "empty" << endl;elsecout << "not empty" << endl;q.push(1);q.push(2);q.push(3);q.push(4);queue<int> q2(q);q.clear();if (q.is_empty())cout << "empty" << endl;elsecout << "not empty" << endl;    q2.front(front);    q2.back(back);cout << "queue 2: " << front << endl;cout << "queue 2: " << back << endl;cout << "the size of queue 2: " << q2.size() << endl;q = q2;q.front(front);    q.back(back);cout << "queue 1: " << front << endl;cout << "queue 1: " << back << endl;queue<string> qs;qs.push("gauss");qs.push("randy");qs.push("jiawenjie");string s1,s2;qs.front(s1);qs.back(s2);cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;return EXIT_SUCCESS;}

三：体会和总结

1、如果一个类中定义了任何一种构造函数，而未定义默认构造函数，是不能够定义类的对象的如：class A{}； A  aa;(这是错误的)
    但是A *pa;(这是合法的，因为仅仅定义了一个指针，没有调用任何构造函数，不分配类对象的内存)
 2、类的private和protected成员是不能被类外访问,但是,此规则不影响friend(友元),如果我们想声明一个外部函数作为类的
    friend（友元）,从而使此函数访问这类的private和protected成员,我们通过这个外部函数的原型声明在类体里,前面加上关键字friend.
 3、将A类声明为B类的友元(朋友),此时A类就是B类的友元类,友元类A的所有函数都是B类的友元函数,可以访问B类的所有私有成员
    变量,但不等于B类是A类的友元类,B类的成员函数不能访问A类的私有成员变量.
 4 、运算符重载一般也声明为友元函数（friend)，
 5、现在还有两点不是很明白，请大牛指点——函数的返回值是用bool型还是void型？？再有就是是通过函数返回值返回值，还是通过参数的应用返回值呢？