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C++如何使用STL容器adaptors实现适配器模式

P粉602998670

发布： 2025-09-04 08:49:01

原创

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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。

c++如何使用stl容器adaptors实现适配器模式

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

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、

queue

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和

priority_queue

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就是典型的容器适配器，它们基于底层容器（如

deque

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、

vector

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、

list

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）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
```
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适配任意支持
```
push_back
```
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和
```
pop_back
```
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的容器（如
```
vector
```
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、
```
deque
```
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），提供后进先出（LIFO）语义。
```
std::queue
```
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使用双端队列（
```
deque
```
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默认）实现先进先出（FIFO）。
```
std::priority_queue
```
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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

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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

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，它提供

add

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和

get_last

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方法，但我们希望将其适配为一个标准的栈接口。

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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;
};

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现在我们创建一个适配器，使其接口符合

std::stack

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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(); }
};

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这个

StackAdapter

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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

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、

pop

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、

top

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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(); }
};

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这个类复用了