重点总结:

std::queue 是一个先进先出（FIFO）容器适配器，故 std::queue 不提供元素的任何迭代器操作。

std::deque 和 std::list 满足FIFO操作需求。queue底层默认使用std::deque。

std::queue 容器只能访问头元素和尾元素。只能在容器的末尾添加新元素，只能从头部移除元素。

std::priority_queue 是一种容器适配器，根据严格的弱排序准则，它的第一个元素总是它所包含的元素中最大的。

std::priority_queue 默认情况下，如果没有为特定优先级队列类实例化指定容器类，底层默认使用std::vector。

在这里插入图片描述

1. std::queue

1.1 构造函数

std::queue底层容器可以是标准容器类模板之一，也可以是其他特定设计的容器类。该底层容器应至少支持以下操作：
empty(),size(),front(),back(),push_back(),pop_front()，STL中deque和list满足这些要求。默认情况下，如果没有为特定队列类实例化指定容器类，则使用标准容器deque。

#include<queue>

queue 构造函数有如下几种类型www.cplusplus.com。
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[1]. 通过容器对象进行构造
[2]. 同上，参数为右值
[3]. std::allocator对象作为参数
[4]. 通过容器对象、std::allocator进行构造
[5]. 同上，参数`ctnr`为
[6]. 复制构造 with std::allocator
[7]. 移动构造 with std::allocator

何为右值？何为移动语义？点击跳转.

int main () {
    
    
    std::deque<int> mydeck(3,100);              // deque with 3 elements
    std::list<int> mylist(2,200);               // list with 2 elements

    std::queue<int> first;                      // empty queue
    std::queue<int> second(mydeck);             // [1]. 复制构造，通过deque

    std::queue<int,std::list<int> > third;      // empty queue with list as underlying container
    std::queue<int,std::list<int> > fourth(mylist);

    std::cout << "size of first: "  << first.size()     << '\n';
    std::cout << "size of second: " << second.size()    << '\n';
    std::cout << "size of third: "  << third.size()     << '\n';
    std::cout << "size of fourth: " << fourth.size()    << '\n';

    return 0;
}

size of first: 0
size of second: 3
size of third: 0
size of fourth: 2

1.2 常用函数

常用函数如下图，本小节按图中函数名称顺序，依次函数进行介绍：
在这里插入图片描述

<1>. back()返回尾元素引用。front()返回头元素引用，原型如下：

reference& back();
const_reference& back() const;

reference& front();
const_reference& front() const;

测试代码：

int main () {
    
    
    std::queue<int> myqueue;

    myqueue.push(12);
    myqueue.push(75);   // this is now the back

    myqueue.back() -= myqueue.front();

    std::cout << "myqueue.back() is now " << myqueue.back() << '\n';

    return 0;
}

myqueue.back() is now 63

<2>.I. emplace()在容器尾部添加元素，move。
II. push()在容器尾部添加元素，copy/move。
III. pop()删除容器头元素，函数原型如下：

template <class... Args> void emplace(Args&&... args);		// emplace

void push(const value_type& val);							// push
void push(value_type&& val);

void pop();													// pop

测试代码：

int main () {
    
    
    std::queue<int> myints;

    myints.push(1);
    myints.push(2);
    myints.emplace(3);    
    myints.emplace(4); 

    while (!myints.empty()){
    
    
        std::cout << myints.front() << " ";
        myints.pop();
    }

    return 0;
}

1 2 3 4

<3>. empty()返回容器是否为空，size()返回容器元素个数。，原型如下：

bool empty() const;
size_type size() const;

测试代码：

int main () {
    
    
    std::queue<int> myints;
    std::cout << "myints. empty: " << myints.empty() << '\n';
    std::cout << "myints. size:  " << myints.size() << '\n';

    for (int i=0; i<5; i++)
        myints.push(i);

    std::cout << "myints. empty: " << myints.empty() << '\n';
    std::cout << "myints. size:  " << myints.size() << '\n';

    return 0;
}

myints. empty: 1
myints. size: 0
myints. empty: 0
myints. size: 5

<4>. swap()，将本容器中的元素与参数容器中的元素互换，原型如下：

void swap (queue& x) noexcept(/*see below*/);

测试代码：

int main () {
    
    
    std::queue<int> foo,bar;
    foo.push (10);  foo.push(20); foo.push(30);
    bar.push (111); bar.push(222);

    foo.swap(bar);

    std::cout << "size of foo: " << foo.size() << '\n';
    std::cout << "size of bar: " << bar.size() << '\n';

    return 0;
}

size of foo: 2
size of bar: 3

2. std::priority_queue

2.1 简介

std::vector和std::deque满足priority_queue底层功能要求。默认情况下，如果没有为特定优先级队列类实例化指定容器类，则其底层实现使用std::vector。

为了始终在其内部保持堆结构（其内部默认是大顶堆），需要支持随机访问迭代器。这是由容器适配器自动完成的，在需要时自动调用算法函数make_heap、push_heap和pop_heap，

priority_queue与queue不同点在于我们可以自定义其中数据的优先级, 让优先级高的排在队列前面,优先出队。默认情况下大的元素在前。

2.2 常用函数

<1> . priority_queue常用函数如下图，和std::queue功能相同。
在这里插入图片描述

top() 			访问队头元素
empty() 		队列是否为空
size()		 	返回队列内元素个数
push() 			插入元素到队尾 (并排序)
emplace()	 	原地构造一个元素并插入队列
pop() 			弹出队头元素
swap() 			交换内容

2.3 构造函数

stl_queue.h中有如下定义：
template<typename _Tp,
typename _Sequence = vector<_Tp>,
typename _Compare = less<typename_Sequence::value_type> >
class priority_queue { …

××××××××××××××××××××× 很重要 ×××××××××××××××××××××
其中，_Tp 为数据类型，_Sequence 是容器类型（必须是用数组实现的容器，如 vector,deque等等，但不能用 list。STL里面默认用的是vector），_Compare 是比较函数( default: less<T>)。小顶堆使用std::greater<T>。

当需要用自定义的数据类型时才需要传入这三个参数，使用基本数据类型时，只需要传入数据类型，默认是大顶堆。如下所示：

std::priority_queue<int> pri_queue;   							// 默认大顶堆
priority_queue<int, vector<int>, less<int>> pri_queue_temp;		// 与上面这句功能相同

priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> pri_queue_temp;	// 小顶堆

优先级的队列构造函数有五种类型，主要使用的有以下两种：

[1]. 无输入参数，stl_queue.h中源码如下所示。

explicit
priority_queue(const _Compare& __x = _Compare(),
 			   _Sequence&& __s = _Sequence()) : c(std::move(__s)), comp(__x) {
    
     
	std::make_heap(c.begin(), c.end(), comp); }

测试代码：

#include <iostream>       // std::cout
#include <queue>          // std::priority_queue
#include <vector>         // std::vector
#include <functional>     // std::greater, std::less

int main()  {
    
       
    // 以下两句相同
    std::priority_queue<int> pri_queue;
    priority_queue<int, vector<int>, less<int>> pri_queue_temp;

    pri_queue.push(1); pri_queue.push(3); pri_queue.push(2);
    
    while (!pri_queue.empty()) 
    {
    
    
        cout << pri_queue.top() << ' ';
        pri_queue.pop();
    }
    cout << endl;			// 打印： 3 2 1

    return 0;
}

[2]. 通过迭代器[first,last)构造对象，stl_queue.h中源码如下所示。

template<typename _InputIterator>
priority_queue(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
		       const _Compare& __x = _Compare(), 
		       _Sequence&& __s = _Sequence()) : c(std::move(__s)), comp(__x) {
    
    
	  
	  __glibcxx_requires_valid_range(__first, __last);
	  c.insert(c.end(), __first, __last);
	  std::make_heap(c.begin(), c.end(), comp);
	}

测试代码：

#include <iostream>       // std::cout
#include <queue>          // std::priority_queue
#include <vector>         // std::vector
#include <functional>     // std::greater, std::less

int main() {
    
       
    int myints[]= {
    
    10,60,50,20};

    // 以下两句相同
    std::priority_queue<int> second(myints,myints+4);
    std::priority_queue<int, std::vector<int>, std::greater<int>> third(myints,myints+4);


    while (!second.empty()) 
    {
    
    
        cout << second.top() << ' ';
        second.pop();
    }
    cout << endl;	// 打印结果 60 50 20 10

    return 0;
}

2.4 自定义类型作为元素

自定义类型作为元素需要满足两个条件。
(a). 自定义类型的对象中需重载 operator< 函数，如果是基础类型(已定义operator<)，无需这一条件。
(b). 同时需要重写仿函数operator() 代替_Compare函数，代码如下：

class TestClass {
    
    
public:
    int x;
    TestClass(int a) {
    
    x = a;}

    // 1. 自定义类型需，运算符重载<
    bool operator<(const TestClass& a) const{
    
    
        return x < a.x;
    }
};

class Test_func {
    
    
public:
	// 2. 重写仿函数 operator()
    bool operator() (TestClass a, TestClass b) {
    
    
        return a.x < b.x;
    }
};

int main() {
    
       
    // [1]. 使用 priority_queue<TestClass>
    priority_queue<TestClass> queue_;
    queue_.emplace(TestClass(1));
    queue_.emplace(TestClass(3));
    queue_.emplace(TestClass(2));

    std::cout << "queue_: ";
    while (!queue_.empty()) 
    {
    
    
        cout << queue_.top().x;
        queue_.pop();
    }      

    // [2]. 与上述[1]相同
    priority_queue<TestClass, vector<TestClass>, Test_func> queue_temp;
    queue_temp.emplace(TestClass(1));
    queue_temp.emplace(TestClass(3));
    queue_temp.emplace(TestClass(2));
    
    std::cout << "\n queue_temp:";
    while (!queue_temp.empty()) 
    {
    
    
        cout << queue_temp.top().x;
        queue_temp.pop();
    }

    return 0;
}

queue_: 321
queue_temp:321

C++ queue、priority_queue源码解析

1. std::queue

1.1 构造函数

1.2 常用函数

2. std::priority_queue

2.1 简介

2.2 常用函数

2.3 构造函数

2.4 自定义类型作为元素

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