STL源码剖析 [容器]（六）[stl_queue.h]

来源：互联网发布：淘宝摄影技巧编辑：程序博客网时间：2024/05/17 02:11

queue 模板类的定义在<queue>头文件中。与stack 模板类很相似，queue 模板类也需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，元素类型是必要的，容器类型是可选的，默认为deque 类型。
定义queue 对象的示例代码如下：
queue<int> q1;

queue<double> q2;

queue 的基本操作有：
入队，如例：q.push(x); 将x 接到队列的末端。
出队，如例：q.pop(); 弹出队列的第一个元素，注意，并不会返回被弹出元素的值。
访问队首元素，如例：q.front()，即最早被压入队列的元素。
访问队尾元素，如例：q.back()，即最后被压入队列的元素。
判断队列空，如例：q.empty()，当队列空时，返回true。
访问队列中的元素个数，如例：q.size()

stl_queue.h的源码：

// Filename:    stl_queue.h// Comment By:  凝霜// E-mail:      mdl2009@vip.qq.com// Blog:        http://blog.csdn.net/mdl13412////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// queue是一种先进先出(First In First Out, FIFO)的数据结构// 它在前后有两个出口, 分别成为队头和队尾// queue允许在队尾追加元素和访问队尾元素, 在队头获取和移除元素// 除此之外其不支持其它元素的访问////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 以下为使用deque时的布局////               支持front()和pop()  支持back()和push()//                      ↓                ↓//                     队头,             队尾//                      ↓                ↓// ---------------------------------------------------------------------// |   |   | ...... |   |   | ...... |   |   |   | ......  |   |   | X |// ---------------------------------------------------------------------// ↑                    ↑                    ↑                     ↑// |                    |                    |                     |// ----------------------                    -----------------------// 这里是尚未使用的预留内存, 可能为0              这里是尚未使用的预留内存, 可能为0//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// priority_queue是一种允许用户以任何顺序将任何元素压入容器,// 但是取出元素时一定是从最高优先级的元素开始取出// 其默认使用的是vector作为容器, 默认的优先级比较使用less// 其算法是使用binary-heap////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 下面是其原理模型, 容器使用vector, 优先级比较决议用less////                                       队尾, 支持push()//                                              ↓//                     --------------------------------------------------------//  支持pop()和top()--->|   |   | ...... |   |   |   |   | ......  |   |   | X |//                     --------------------------------------------------------//                                 ↑                ↑                     ↑//                                 |                -----------------------//                          内部使用的是heap       这里是尚未使用的预留内存, 可能为0////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 下面是容器使用vector, 优先级比较决议用less的情况下的一种实现技巧,// 借用的是侯捷老师的例子, 本实作中使用的不是此技巧//                                  [A]//                                   |//                   ---------------------------------//                   |                               |//                  [B]                             [C]//                   |                               |//        -----------------------         -----------------------//        |                     |         |                     |//       [D]                   [E]       [F]                   [G]//        |                     |//   -----------                |//   |         |                |//  [H]       [I]              [J]//                                                vector中预留的内存, 了能为0//                                                   ------------------//                                                   ↓                ↓// --------------------------------------------------------------------------// | Not Use | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J |   | ...... |   | end |// --------------------------------------------------------------------------//// 具体算法请参看任意一本算法书, 如果没有, 扔了它:-)/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////* * * Copyright (c) 1994 * Hewlett-Packard Company * * Permission to use, copy, modify, distribute and sell this software * and its documentation for any purpose is hereby granted without fee, * provided that the above copyright notice appear in all copies and * that both that copyright notice and this permission notice appear * in supporting documentation.  Hewlett-Packard Company makes no * representations about the suitability of this software for any * purpose.  It is provided "as is" without express or implied warranty. * * * Copyright (c) 1996,1997 * Silicon Graphics Computer Systems, Inc. * * Permission to use, copy, modify, distribute and sell this software * and its documentation for any purpose is hereby granted without fee, * provided that the above copyright notice appear in all copies and * that both that copyright notice and this permission notice appear * in supporting documentation.  Silicon Graphics makes no * representations about the suitability of this software for any * purpose.  It is provided "as is" without express or implied warranty. *//* NOTE: This is an internal header file, included by other STL headers. *   You should not attempt to use it directly. */#ifndef __SGI_STL_INTERNAL_QUEUE_H#define __SGI_STL_INTERNAL_QUEUE_H__STL_BEGIN_NAMESPACE// 如果编译器不能根据前面模板参数推导出后面使用的默认参数类型,// 那么就需要手工指定, 本实作queue内部容器默认使用deque// 由于queue要求在队尾追加元素, 在队头获取和移除元素// 所以非常适合使用deque#ifndef __STL_LIMITED_DEFAULT_TEMPLATEStemplate <class T, class Sequence = deque<T> >#elsetemplate <class T, class Sequence>#endifclass queue{  // 讲解见<stl_pair.h>中的运算符剖析  friend bool operator== __STL_NULL_TMPL_ARGS (const queue& x, const queue& y);  friend bool operator< __STL_NULL_TMPL_ARGS (const queue& x, const queue& y);public:  // 由于queue仅支持对队头和队尾的操作, 所以不定义STL要求的  // pointer, iterator, difference_type  typedef typename Sequence::value_type value_type;  typedef typename Sequence::size_type size_type;  typedef typename Sequence::reference reference;  typedef typename Sequence::const_reference const_reference;protected:  Sequence c;   // 这个是我们实际维护的容器public:  // 这些是STL queue的标准接口, 都调用容器的成员函数进行实现  // 其接口和stack实现很接近, 参考<stl_stack.h>  bool empty() const { return c.empty(); }  size_type size() const { return c.size(); }  reference front() { return c.front(); }  const_reference front() const { return c.front(); }  reference back() { return c.back(); }  const_reference back() const { return c.back(); }  void push(const value_type& x) { c.push_back(x); }  void pop() { c.pop_front(); }};// 详细讲解见<stl_pair.h>template <class T, class Sequence>bool operator==(const queue<T, Sequence>& x, const queue<T, Sequence>& y){  return x.c == y.c;}template <class T, class Sequence>bool operator<(const queue<T, Sequence>& x, const queue<T, Sequence>& y){  return x.c < y.c;}#ifndef __STL_LIMITED_DEFAULT_TEMPLATEStemplate <class T, class Sequence = vector<T>,          class Compare = less<typename Sequence::value_type> >#elsetemplate <class T, class Sequence, class Compare>#endifclass  priority_queue{public:  typedef typename Sequence::value_type value_type;  typedef typename Sequence::size_type size_type;  typedef typename Sequence::reference reference;  typedef typename Sequence::const_reference const_reference;protected:  Sequence c;           // 内部维护的容器  Compare comp;         // 优先级决策判别式public:  priority_queue() : c() {}  // 用户可以指定自己的优先级决策函数  explicit priority_queue(const Compare& x) :  c(), comp(x) {}// 使用[first, last)区间构造priority_queue#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES  template <class InputIterator>  priority_queue(InputIterator first, InputIterator last, const Compare& x)    : c(first, last), comp(x) { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }  template <class InputIterator>  priority_queue(InputIterator first, InputIterator last)    : c(first, last) { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */  priority_queue(const value_type* first, const value_type* last,                 const Compare& x) : c(first, last), comp(x) {    make_heap(c.begin(), c.end(), comp);  }  priority_queue(const value_type* first, const value_type* last)    : c(first, last) { make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */  // STL priority_queue标准接口  bool empty() const { return c.empty(); }  size_type size() const { return c.size(); }  // 返回优先级最高的元素  const_reference top() const { return c.front(); }  // 插入元素, 并调整heap  void push(const value_type& x)  {    __STL_TRY {      c.push_back(x);      // 详细分析见<stl_heap.h>      push_heap(c.begin(), c.end(), comp);    }    __STL_UNWIND(c.clear());  }  // 弹出优先级最高的元素  void pop() {    __STL_TRY {      // 详细分析见<stl_heap.h>      pop_heap(c.begin(), c.end(), comp);      c.pop_back();    }    __STL_UNWIND(c.clear());  }};// 不提供比较操作__STL_END_NAMESPACE#endif /* __SGI_STL_INTERNAL_QUEUE_H */// Local Variables:// mode:C++// End:

/* 6个常用函数front()、back()、push()、pop()、empty()、size()*/#include <stdio.h>#include <queue>using namespace std;int main(){int n, m, size;queue <int> q;//定义队列qq.push(1);q.push(2);//将1 、2压入队列while (!q.empty())//判断队列是否为空{n = q.front();//返回队列头部数据m = q.back();//返回队列尾部数据size = q.size();//返回队列里的数据个数q.pop();//队列头部数据出队printf("%d %d %d\n", n, m, size);}return 0;}

下面是一个多线程操作stl中的queue：

    #include <queue>      #include <boost/asio.hpp>      #include <boost/bind.hpp>      #include <boost/thread.hpp>      #include <boost/thread/tss.hpp>      #include <boost/thread/mutex.hpp>      #include <boost/thread/condition.hpp>      #include <boost/date_time/posix_time/posix_time.hpp>                  #include <iostream>      using namespace std;      using namespace boost;                  boost::recursive_mutex io_mutex;      boost::condition_variable_any cond;      std::queue<int>  iq;            class printer      {      public:          printer(boost::asio::io_service& io,int n)              : strand_(io),              timer1_(io, boost::posix_time::seconds(1)),              timer2_(io, boost::posix_time::seconds(1)),              count_(n)          {              timer2_.async_wait(boost::bind(&printer::enqueue, this));              timer1_.async_wait(boost::bind(&printer::dequeue, this));                       }                ~printer()          {               boost::recursive_mutex::scoped_lock  lock(io_mutex);              std::cout << "Final count is " << count_ << "\n";          }                void dequeue()          {              boost::recursive_mutex::scoped_lock  lock(io_mutex);              while(iq.empty())              {                cond.wait(lock);                                  }              int pop =0;              if (!iq.empty())              {                             pop = iq.front();                  iq.pop();                  cout<<"------------pop "<<pop<<endl;              }              cond.notify_all();                          timer1_.expires_at(timer1_.expires_at() + boost::posix_time::seconds(1));              timer1_.async_wait(boost::bind(&printer::dequeue, this));                 }                void enqueue()          {              boost::recursive_mutex::scoped_lock  lock(io_mutex);                            while(iq.size() == 1000)              {                cond.wait(lock);                         }                    iq.push(count_);;              cond.notify_all();              cout<<"------------push "<<count_<<endl;              timer1_.expires_at(timer1_.expires_at() + boost::posix_time::seconds(1));              timer1_.async_wait(boost::bind(&printer::enqueue, this));                    }            private:          boost::asio::strand strand_;          boost::asio::deadline_timer timer1_;          boost::asio::deadline_timer timer2_;          int count_;      };                  int main()      {          thread_group threads;          boost::asio::io_service io;                          printer * p[1000];          int num = 1000;          for(int i = 0; i < num; i++)          {              p[i] = new printer(io,i);                    threads.create_thread(boost::bind(&boost::asio::io_service::run, &io));          }                         io.run();             threads.join_all();                         std::system("pause");          return 0;      }

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