c++ stl queue的使用

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本文详细探讨了C++标准库中的队列容器适配器，重点分析了front()和pop()两个关键接口。front()返回队首元素的引用，若直接赋值给普通变量会触发拷贝构造函数，而引用则不会。pop()操作会删除队首元素并调用析构函数，但不释放内存。在使用队列时，尤其要注意在pop()后避免对已析构对象的操作，以防引发内存问题。

队列不是真正的窗口，而是一种容器适配器，专门设计用于在FIFO上下文中操作(先进先出)，其中元素被插入到容器的一端，并从另一端提取。它包含了另外一种容器，且进行了包装，看其定义如下：

第二个参数指定了queue的底层实现类型，这里默认为 std::deque，也可以是其他任意类型，只要支持front, back, push_back, pop_front等操作。

今天主要看其的两个接口，因为之前一直有疑惑，即 front() 和 pop()。一个是获取队首元素，一个是弹出队首元素。代码如下：

#include <queue>
#include <iostream>
#include <string.h>

class CData
{
public:
    CData(int value): mValue(value)
    {

    }

    CData(const CData& another)
    {
        mValue = another.mValue;
        std::cout << "copy construtor" << std::endl;
    }
    ~CData()
    {
        std::cout << "destructor" << std::endl;
    }

    void print()
    {
        std::cout << mValue << std::endl;
    }

private:
    int mValue;
};

int main()
{ 
    std::queue<CData> dataQueue;
    
    CData test1(10);
    dataQueue.push(test1);

    std::cout << "before front" << std::endl;
    CData data = dataQueue.front();
    dataQueue.pop();
    std::cout << "finish front" << std::endl;
    
    data.print();

    return 0;
}

我们知道，调用 front() 返回的是一个引用，而代码实际运行结果为：

1，在调用 front() 时调用在类的拷贝构造函数，在调用 pop() 时调用了类的析构函数。疑惑的是front() 不是返回元素的引用吗？怎么会调用拷贝构造函数呢？原因为：front() 返回值赋值给的普通变量，变量 data 取到的应该是该元素的一份拷贝，如果用引用变量去接收，则不会调用拷贝构造函数，如改成：CData &data = dataQueue.front(); 其结果就不会调用拷贝构造函数，如：

2，在调用 pop() 时会调用元素的析构函数，队列大小减 1。但需要注意的是元素占用的内存并未释放，直到队列被析构。

我们从GDB 里看一看：

在运行到 CData &data = dataQueue.front(); 其内存地址是 0x400a50，成员数据随机的，再调用front()后，data指向了队列元素，其地址为：0x605060，打印出成员数据是 10，当执行完pop()后，data还是指向原地址，而CData的析构函数只是输出一行打印信息并没做其他操作。如果你类类型里有资源的申请（如new 或 malloc），而在析构里已经释放资源，在调用 pop() 后，千万在小心使用，如：

#include <queue>
#include <iostream>
#include <string.h>

class CData
{
public:
    CData(int value): mValue(value)
    {
        mPtr = new char[20];
    }

    CData(const CData& another)
    {
        mValue = another.mValue;
        std::cout << "copy construtor" << std::endl;
    }
    ~CData()
    {
        std::cout << "destructor" << std::endl;
        delete []mPtr;
    }

    void print()
    {
        std::cout << mValue << std::endl;
        const char *str = "test";
        memcpy(mPtr, str, strlen(str));
    }

private:
    int mValue;
    char *mPtr;
};

int main()
{ 
    std::queue<CData> dataQueue;
    
    CData test1(10);
    dataQueue.push(test1);

    std::cout << "before front" << std::endl;
    CData &data = dataQueue.front();
    dataQueue.pop();
    std::cout << "finish front" << std::endl;
    
    data.print();

    return 0;
}

在调用 pop() 后，还去调用 print() 接口，而此接口里却用到的指针，程序则会出现segmentation fault ：