STL容器适配器通过封装底层容器提供受限接口,体现适配器模式思想:std::stack、std::queue、std::priority_queue基于deque等容器实现特定行为;可自定义适配器如StackAdapter封装OldBuffer提供标准栈接口,或EvenQueue扩展std::queue实现偶数过滤,展示接口转换与行为定制。
STL中的容器适配器(container adaptors)并不是设计模式中“适配器模式”的直接实现,但它们在思想上有相似之处:通过封装已有组件,提供新的接口。C++标准库中的
stack
、
queue
和
priority_queue
就是典型的容器适配器,它们基于底层容器(如
deque
、
vector
、
list
)进行封装,限制或调整接口,以满足特定数据结构的行为需求。
理解STL容器适配器的工作方式
STL容器适配器不提供遍历功能,也不暴露底层容器的全部接口,只提供一组受限的操作。这种“接口转换”正是适配器思想的核心。
例如:
-
std::stack
适配任意支持
push_back
和
pop_back
的容器(如
vector
、
deque
),提供后进先出(LIFO)语义。
-
std::queue
使用双端队列(
deque
默认)实现先进先出(FIFO)。
-
std::priority_queue
将底层容器构造成堆结构,实现按优先级出队。
它们通过模板参数接受底层容器类型,实现灵活适配:
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std::stack<int, std::vector<int>> s; // 使用 vector 作为底层容器 std::queue<int, std::list<int>> q; // 使用 list std::priority_queue<int> pq; // 默认使用 vector
模拟适配器模式:封装旧接口,提供新行为
虽然STL容器适配器本身不是设计模式的完整实现,但我们可以借鉴其方式,实现符合“适配器模式”意图的类。
假设有一个旧的容器类
OldBuffer
,它提供
add
和
get_last
方法,但我们希望将其适配为一个标准的栈接口。
class OldBuffer { public: void add(int x) { data.push_back(x); } int get_last() { if (data.empty()) throw std::runtime_error("empty"); int val = data.back(); data.pop_back(); return val; } bool empty() const { return data.empty(); } private: std::vector<int> data; };
现在我们创建一个适配器,使其接口符合
std::stack
风格:
template <typename T> class StackAdapter { private: OldBuffer buffer; // 被适配的对象 public: void push(const T& item) { buffer.add(item); } void pop() { if (!empty()) buffer.get_last(); } T top() { // 这里需要技巧:OldBuffer 没有 peek,只能取后模拟 T val = buffer.get_last(); buffer.add(val); return val; } bool empty() const { return buffer.empty(); } };
这个
StackAdapter
就是一个典型的对象适配器:它封装了旧类,提供标准栈的
push
、
pop
、
top
接口,使旧代码能无缝集成到新系统中。
结合STL适配器机制定制行为
你也可以扩展STL适配器的思想,创建自己的适配器。例如,定义一个只允许插入偶数的队列:
template <typename T = int, typename Container = std::deque<T>> class EvenQueue { private: std::queue<T, Container> q; public: void push(const T& value) { if (value % 2 == 0) { q.push(value); } // 忽略奇数 } void pop() { q.pop(); } T front() const { return q.front(); } bool empty() const { return q.empty(); } size_t size() const { return q.size(); } };
这个类复用了
std::queue
的行为,但通过重写
push
实现了过滤逻辑,体现了适配器对行为的“转换”作用。
基本上就这些。STL容器适配器虽不是goF适配器模式的典型示例,但其封装、接口转换的思想完全一致。通过继承或组合已有容器,你可以轻松构建符合特定需求的新接口,这正是适配器价值所在。
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