大家好，这里是彩妙呀~

本篇主要讲解的内容是容器适配器，为之后的三种STL容器做铺垫（stack，queue与priority_queue）。下面我们就开始吧~

什么是容器适配器？

什么是适配器

谈什么是容器适配器之前，我们先来谈谈什么是适配器：

在我们日常生活中，这东西可太常见了。比方说你从国外买了个电器，插头是俩圆脚的，家里插座是扁孔的，插不进去咋办？找个转换插头，这就是适配器。

它没啥高科技，就是个“和事佬”，专门把俩不匹配的东西凑一块儿，让它们能好好配合工作。手机充电头也是，把家里220伏的电转成手机能吃的5伏，没有它，手机就只能干瞪眼。

说白了，适配器就是“转一下”，让原本不搭边的两样东西顺利牵手。

聊完生活中的适配器，咱们就能顺理成章聊容器适配器了——其实就是代码里的“转换插头”。

从适配器延伸到容器适配器

在 C++ 的世界里，这种适配器的名字叫 ： 容器适配器。

C++ 中的基础容器，如vector、deque、list等，它们功能强大，提供了众多操作接口，就像一个功能齐全的多功能工具（从被另三个STL的容器适配器来使用了）。

但在很多实际场景中，我们并不需要所有这些功能，而是只需要特定的一组操作来实现特定的数据结构，比如栈（Stack）、队列（Queue）和优先级队列（Priority Queue）。而容器适配器正是为此诞生，它通过封装基础容器，屏蔽那些我们不需要的冗余接口，只暴露出特定数据结构所需要的操作，从而将通用的容器 “转换” 成专用的数据结构。这就好比给一个多功能工具加上特定的 “盖子”，只露出我们需要的功能，让它变成一个专用工具。

//用一个简短的代码来具体展示容器适配器的用法
#include <iostream>
#include <vector>
#include <deque>
#include <list>

// 容器适配器：底层容器现在是个模板参数，默认用 deque
template <typename T, typename Container = std::deque<T>>
class StackAdapter {
private:
    Container data;   // 底层容器，类型由你决定

public:
    void push(const T& value) { data.push_back(value); }
    void pop() { if (!data.empty()) data.pop_back(); }
    T& top() { return data.back(); }
    bool empty() const { return data.empty(); }
};

int main() {
    // 默认底层：deque
    StackAdapter<int> st1;
    st1.push(10);

    // 指定底层：vector
    StackAdapter<int, std::vector<int>> st2;
    st2.push(20);

    // 指定底层：list
    StackAdapter<int, std::list<int>> st3;
    st3.push(30);

    std::cout << st1.top() << ", " << st2.top() << ", " << st3.top() << std::endl;
    return 0;
}

C++ 标准库三种主要的容器使用了容器适配器：stack（栈）、queue（队列）和priority_queue（优先级队列）：

1. stack 实现了后进先出（LIFO, Last In First Out）的数据结构，就像一摞盘子，最后放上去的盘子最先被拿走；
2. queue 实现了先进先出（FIFO, First In First Out）的数据结构，类似排队，先排队的人先接受服务；
3. priority_queue 则是优先级队列，元素按照优先级的高低进出队列，优先级高的元素先出队 。

底层容器的选择逻辑

适配器模式，其实就是一种结构型设计模式。它的核心说白了就是：把一个类的接口，转成客户端期望看到的另一个接口。这样一来，那些原本因为接口不匹配、根本没法一起工作的类，就能通过适配器顺利搭上线、配合起来了。

而这个模式在 C++ 里用得特别多。尤其是你写新代码的时候，想复用老代码或者接一个第三方库，结果人家接口风格完全对不上，那就不用硬改原代码，也不用推翻重写，直接拿适配器裹一层，两边都能舒舒服服工作。

在STL中（以 C++ 容器中使用容器适配器味为底层的容器为例），stack、queue和priority_queue这些容器适配器本质上是对基础容器（如deque、vector、list）的封装。

• stack 和 queue 默认使用 deque 作为底层容器

下面源自官网的文档

template <class T, class Container = deque<T> > class stack;

template <class T, class Container = deque<T> > class queue;

• priority_queue默认使用 vector 作为底层容器

紫色部分是仿函数，在彩妙别的文章会将。

template <class T, class Container = vector<T>,  class Compare = less<typename Container::value_type> > class priority_queue;

而关于模版的知识，可以参考下面的文章：

c++：详解：模版https://blog.csdn.net/weixin_66776566/article/details/156945543?spm=1001.2014.3001.5501

而有了容器适配器作为基底，那么我们实现这些容器的底层逻辑就简单起来了。比如 stack（栈），它遵循后进先出（LIFO）的原则，只需要push_back（入栈）、pop_back（出栈）和back（获取栈顶元素）等操作。

通过适配器模式，stack 将底层容器（默认是deque）的这些操作封装起来，屏蔽了insert（插入）、erase（删除）等不符合栈语义的操作，强制使用者只能按照栈的规则来访问数据 。

其余两个也是一样的，下图是stack主要的接口：

而deque接口如下图：

但是要注意：我们在使用容器适配器时，尽量不要使用“不对口”的容器做适配器（显然：list就不太适合当queue的适配器，效率太低。）。而且，尽量不要调用适配器不存在的接口（或者内部实现中返回值错误或传参错误）。

底层容器的选择逻辑

对于 stack 和queue 来说，deque（双端队列）是一个非常合适的选择。deque 具有在两端高效插入和删除元素的特性，其时间复杂度为 O (1)。

在stack中，元素的插入（入栈）和删除（出栈）只在栈顶进行，对应deque的push_back和pop_back操作。

在queue中，元素在队尾插入（入队），在队头删除（出队），对应deque的push_back和pop_front操作 。

此外，deque 在扩容时，不需要像 vector 那样挪动大量的元素（deque底层逻辑是结合了 list 与vector，但是也有明显劣势。），这使得在元素频繁增长的情况下，deque的效率更高。而且，stack和queue通常不需要对元素进行遍历操作（通常就是出入操作），所以它更适合作为stack和queue的底层容器（这就是deque的劣势：遍历/排序等操作效率不如vector，这也是为了适应 list ，底层实现逻辑不同导致的必然结果）。

priority_queue（优先级队列，他在数据结构中也有一个名字：堆）默认选用 vector 作为底层容器，主要是因为vector支持随机访问（满足堆要随机访问才能实现父子关系），这对于维护优先级队列底层的堆结构非常重要。

priority_queue的核心操作是插入元素和删除堆顶元素（即优先级最高的元素，可以根据后面的仿函数来改变优先级：最常见的就是大堆与小堆），在插入元素后，需要通过向上调整操作来维护堆的性质；在删除堆顶元素后，需要通过向下调整操作来重新调整堆。（就是数据结构中堆的基础知识）

这些操作都依赖于随机访问来快速定位和交换元素，而vector的连续内存布局和高效的随机访问特性，使得它能够很好地满足priority_queue的需求 ，保证插入删除操作的 O (log n) 复杂度。

小总结

容器适配器是C++标准库中一种特殊的容器实现，其本质是对已有序列容器（如vector、deque、list）进行接口封装与行为约束，提供一套精简、语义明确的操作集，以满足特定数据结构（栈、队列、优先队列）的抽象要求。

从实现层面看，容器适配器采用适配器设计模式，通过模板参数接收底层容器类型，并在其基础上重新定义公有接口——只对外开放符合数据结构语义的操作（如push、pop、top），屏蔽底层容器原有的其他通用接口。这种设计既复用了现有容器的存储与操作实现，又对外呈现出独立、专注的数据结构外观。

不难发现，容器适配器主要使用了has - a的方式来写代码的。本质上也只是整一个模版来套一个容器或自定义类来让我们使用（本质上也算是一种代码复用的技术）相关内容可以看看下面文章：

c++：继承 - 深入浅出，超详解https://blog.csdn.net/weixin_66776566/article/details/157870359?spm=1001.2014.3001.5501

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