C++，STL容器适配器，queue：队列深入解析

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一、容器概览与核心特性

std::queue是C++标准模板库（STL）提供的容器适配器，遵循先进先出（FIFO）原则。它基于底层容器（默认std::deque）封装实现，为队列操作提供统一接口。

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核心特性速览

特性	说明
底层容器	默认deque，可指定list
时间复杂度	push/pop均为O(1)
空间复杂度	与底层容器一致
迭代器支持	❌ 不支持遍历操作
头文件	<queue>

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二、底层实现原理

1. 容器适配器设计

queue通过组合现有容器实现功能，类声明原型：

    template<
        typename T,
        typename Container = std::deque<T>
    > class queue;

支持的可选底层容器需满足以下接口：

• push_back()

• pop_front()

• front()

• back()

• empty()

• size()

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2. 默认容器对比

底层容器	优点	缺点
deque	高效头尾操作（默认最优解）	内存非连续
list	稳定删除性能	内存碎片化，缓存不友好

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三、核心操作详解

1. 容器初始化

    // 默认使用deque
    queue<int> q1; 

    // 指定底层容器
    queue<string, list<string>> q2;

    // 通过已有容器初始化
    deque<int> dq {
   1,2,3};
    queue<int> q3(dq);  // 注意：复制容器内容

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2. 元素操作接口

    queue<string> msgQueue;

    // 入队操作
    msgQueue.push("msg1");        // 拷贝插入
    msgQueue.emplace("msg2");     // 原地构造（C++11）

    // 访问首尾元素
    cout << "Front: " << msgQueue.front(); 
    cout << "Back: " << msgQueue.back();

    // 出队操作
    msgQueue.pop();  // 返回void，需先获取front()

    // 容量检查
    if (!msgQueue.empty()) {
   
        cout << "Queue size: " << msgQueue.size();
    }

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3. 自定义队列实现

    template<typename T, typename Container = deque<T>>
    class ThreadSafeQueue {
   
        queue<T, Container> data;
        mutex mtx;
        condition_variable cv;

    public:
        void push(const T& val) {