C++，std::queue 详解

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1. 概述

std::queue 是 C++ 标准模板库（STL）中的一个容器适配器，它提供了一种先进先出（FIFO）的数据结构。std::queue 通常被用于存储元素集合，并且只允许在尾部添加新元素（push），在头部移除元素（pop）。这种特性使得 std::queue 成为实现队列行为的理想选择。

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2. 包含头文件

要使用 std::queue，首先需要包含对应的头文件：

#include <queue>

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3. 基本操作

3.1 构造函数

• queue(): 默认构造函数，创建一个空的队列。
• queue(const queue& other): 拷贝构造函数，创建一个与 other 相同的队列。

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3.2 赋值操作

• queue& operator=(const queue& other): 赋值操作符，将 other 的内容赋值给当前队列。

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3.3 成员函数

• bool empty() const: 如果队列为空，则返回 true；否则返回 false。
• size_type size() const: 返回队列中元素的数量。
• void push(const value_type& val): 在队列尾部添加一个元素 val。注意，对于 C++11 及更高版本，也支持右值引用版本的 push（void push(value_type&& val)），这可以优化移动语义。
• void pop(): 移除队列头部的元素。如果队列为空，则行为未定义（通常是崩溃）。
• value_type& front(): 返回队列头部的元素的引用。如果队列为空，则行为未定义。
• const value_type& front() const: 返回队列头部的元素的常量引用。如果队列为空，则行为未定义。
• value_type& back(): 返回队列尾部的元素的引用。如果队列为空，则行为未定义。
• const value_type& back() const: 返回队列尾部的元素的常量引用。如果队列为空，则行为未定义。

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4. 迭代器

std::queue 不提供迭代器支持，因为它被设计为仅通过其接口（如 front(), back(), push(), pop()）来访问元素。如果你需要迭代访问元素，可能需要考虑使用 std::deque 或 std::list 作为底层容器（通过模板参数指定给 std::queue），但这将破坏 std::queue 提供的抽象和封装。

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5. 示例

#include <iostream>  
#include <queue>  
  
int main() {  
    std::queue<int> myQueue;  
  
    // 向队列中添加元素  
    myQueue.push(10);  
    myQueue.push(20);  
  
    // 访问队列头部的元素  
    std::cout << "Front element is " << myQueue.front() << std::endl;  
  
    // 移除队列头部的元素  
    myQueue.pop();  
  
    // 访问新的队列头部的元素  
    std::cout << "New front element is " << myQueue.front() << std::endl;  
  
    // 检查队列是否为空  
    if (myQueue.empty()) {  
        std::cout << "Queue is empty." << std::endl;  
    } else {  
        std::cout << "Queue is not empty." << std::endl;  
    }  
  
    return 0;  
}

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6. 注意事项

• 使用 std::queue 时，必须确保不会在队列为空时调用 front(), back(), 或 pop()，这会导致未定义行为（通常是程序崩溃）。
• 虽然 std::queue 通常与 std::deque 一起使用作为底层容器（因为它是默认选择），但你也可以通过模板参数指定其他容器类型，如 std::list。然而，这可能会影响性能。
• std::queue 不提供迭代器，因为其主要设计目标是提供一个简单的队列接口，而不是通用的容器接口。

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参考

【】std::queue
【】C++ 容器类
【】C++ Queue（队列）
【】队列与C++中的std::queue详解（多图超详细）
【】C++ 清空队列(queue)的几种方法