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什么是适配器,C++ STL容器适配器详解

在详解什么是容器适配器之前,初学者首先要理解适配器的含义。

其实,容器适配器中的“适配器”,和生活中常见的电源适配器中“适配器”的含义非常接近。我们知道,无论是电脑、手机还是其它电器,充电时都无法直接使用 220V 的交流电,为了方便用户使用,各个电器厂商都会提供一个适用于自己产品的电源线,它可以将 220V 的交流电转换成适合电器使用的低压直流电。

从用户的角度看,电源线扮演的角色就是将原本不适用的交流电变得适用,因此其又被称为电源适配器。

再举一个例子,假设一个代码模块 A,它的构成如下所示:
class A{
public:
    void f1(){}
    void f2(){}
    void f3(){}
    void f4(){}
};
现在我们需要设计一个模板 B,但发现,其实只需要组合一下模块 A 中的 f1()、f2()、f3(),就可以实现模板 B 需要的功能。其中 f1() 单独使用即可,而 f2() 和 f3() 需要组合起来使用,如下所示:
class B{
private:
    A * a;
public:
    void g1(){
        a->f1();
    }
    void g2(){
        a->f2();
        a->f3();
    }
};
可以看到,就如同是电源适配器将不适用的交流电变得适用一样,模板 B 将不适合直接拿来用的模板 A 变得适用了,因此我们可以将模板 B 称为 B 适配器。

容器适配器也是同样的道理,简单的理解容器适配器,其就是将不适用的序列式容器(包括 vector、deque 和 list)变得适用。容器适配器的底层实现和模板 A、B 的关系是完全相同的,即通过封装某个序列式容器,并重新组合该容器中包含的成员函数,使其满足某些特定场景的需要。

容器适配器本质上还是容器,只不过此容器模板类的实现,利用了大量其它基础容器模板类中已经写好的成员函数。当然,如果必要的话,容器适配器中也可以自创新的成员函数。

需要注意的是,STL 中的容器适配器,其内部使用的基础容器并不是固定的,用户可以在满足特定条件的多个基础容器中自由选择。

STL容器适配器的种类

STL 提供了 3 种容器适配器,分别为 stack 栈适配器、queue 队列适配器以及 priority_queue 优先权队列适配器。其中,各适配器所使用的默认基础容器以及可供用户选择的基础容器,如表 1 所示。

表 1 STL 容器适配器及其基础容器
容器适配器 基础容器筛选条件 默认使用的基础容器
stack  基础容器需包含以下成员函数:
  • empty()
  • size()
  • back()
  • push_back()
  • pop_back()
满足条件的基础容器有 vector、deque、list。
deque
queue 基础容器需包含以下成员函数:
  • empty()
  • size()
  • front()
  • back()
  • push_back()
  • pop_front()
满足条件的基础容器有 deque、list。
deque
priority_queue 基础容器需包含以下成员函数:
  • empty()
  • size()
  • front()
  • push_back()
  • pop_back()
满足条件的基础容器有vector、deque。
vector

不同场景下,由于不同的序列式容器其底层采用的数据结构不同,因此容器适配器的执行效率也不尽相同。但通常情况下,使用默认的基础容器即可。当然,我们也可以手动修改,具体的修改容器适配器基础容器的方法,后续讲解具体的容器适配器会详细介绍。

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