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🤔queue模板介绍：

🤔queue特点：

🤔queue内存图解：

🤔 queue的成员函数

🔍queue构造函数：

🔍queue赋值函数：

🔍queue判断函数：

🔍queue删除和添加函数：

🤔代码验证：

🤔运行结果：

🤔queue实际应用场景：

🤔结束！

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🤔queue模板介绍：

queue（队列）是一种数据结构，它可以在一端插入元素，另一端弹出元素，并且按照元素被放入队列的顺序进行访问。在队列中插入元素的一端叫做队尾(rear)，从队列中弹出元素的一端叫做队首(front)。队列的典型应用包括广度优先搜索和缓存。

在C++ STL中，队列实现为一个模板类，称为queue。它包含以下操作：

📖1. push(x)：将元素x插入队列尾部。
📖2. pop()：弹出队列头部元素。
📖3. front()：返回队列头部元素。
📖4. back()：返回队列尾部元素。
📖5. empty()：检查队列是否为空。
📖6. size()：返回队列中元素的数量。
📖7.emplace(x) :将元素x插入队列尾部。

🤔queue特点：

📖1.不支持迭代器：不可以用下标访问队列。

📖2.插入和删除：只允许从一端新增元素，从另一端移除元素。

📖3.访问操作：只有队头和队尾接受访问，其余数据不可访问。

在C++17标准以后，queue模板新增函数emplace；它和push（）的作用类似，都是将一个数据压入队尾，但是相比较于push来讲，emplace不需要创建一个临时对象，而是直接在容器内构造一个元素。相对于push()函数，我们需要先创建一个元素对象，然后将其复制到容器中或者移动到容器中，这将导致更多的开销，特别是在元素类型比较大或者包含不可复制/移动的对象时。

另外，emplace的高效性还得益于容器中可能的内部优化。对于某些容器（如vector），如果容器中没有足够的空间来存储新增的元素，容器可能会重新分配一块更大的内存，并将现有元素移动到新的内存中。在这样的情况下，使用emplace函数可以直接在新分配的内存中构造元素，而不需要先构造临时对象，再将其复制到新的内存中，这将节省大量的时间和空间。

当然，需要注意的是，对于某些简单类型的元素（如整数、浮点数等），由于它们的构造和复制开销比较小，因此emplace和push()在执行速度上的差异将比较小。但在任何情况下，使用emplace可以使代码更加简洁和高效。

🤔queue内存图解：

🤔 queue的成员函数

🔍queue构造函数：

📖1.默认构造函数：queue<T>que

queue<int> d;

📖2.拷贝构造函数:queue(const queue &que)       *此处是深拷贝，不共用地址

queue<int>d1(d);

🔍queue赋值函数：

📖1.重载等号运算符：queue &operator =(const queue &que)

queue<int>d2;
d2 = d;

🔍queue判断函数：

📖1.判断队列是否为空：empty（）

q.empty();

📖2.返回队的大小：size()

q.size()

📖3.交换两个队列：swap（）

d.swap();

🔍queue删除和添加函数：

📖1.向队尾添加元素：push（）

d.push(i);

📖2.向队尾添加，任何时候比push更加高效：emplace（）

d.emplace(999);

📖3.返回队尾元素：back()

d.back();

📖4.返回队头元素：front（）

d.front();

🤔代码验证：

#include<iostream>#include<queue>
using namespace std;void print( queue<int>& q)
{cout << endl;cout << "队的大小为：";cout << q.size()<<endl;//利用判断队列是否为空来进行循环while (!q.empty()) {cout << q.front() << " ";q.pop(); // 删除队列头元素}cout << endl;cout << "队的大小为：";cout << q.size()<<endl;cout << endl;
}
void test01()
{//默认构造queue<int> d;for (int i = 0; i < 10; i++){d.push(i);}cout << "默认构造的结果为";print(d);//因为队列d已经被清空，我们需要再次进行入队操作for (int i = 0; i < 10; i++){d.push(i);}//拷贝构造函数(深拷贝)queue<int>d1(d);cout << "拷贝构造的结果为";print(d1);//赋值函数queue<int>d2;d2 = d;cout << "赋值函数的结果是：";print(d2);cout << "d的第一个元素为：";cout << d.front() << endl;cout << "d的最后一个元素为：";cout << d.back();//利用emplace添加元素d.emplace(999);print(d);
}
int main()
{test01();
}

🤔运行结果：

 🤔queue实际应用场景：

queue 模板常用于以下情况：

📖1. 宽度优先搜索：在算法中，queue 是广度优先搜索 (BFS) 的核心数据结构，用于存储待处理的节点和处理顺序。BFS 算法在社交网络、推荐系统、游戏 AI 等许多应用中都有着广泛的应用。

📖2. 消息队列：在计算机中，队列是消息传递系统的核心数据结构之一，用于在进程之间传输数据。常见的例子包括消息队列和事件循环系统。

📖3. 带有限制大小的缓存：在某些场景下，我们需要维护一个带有限制大小的缓存，当缓存满时，需要删除一些早期添加的数据。queue 模板提供了此类场景的完美解决方案

📖4. 多线程队列：在多线程编程中，queue 模板也被广泛使用，它可以用于协调不同线程之间的工作。比如，一个线程负责生产数据，将其压入队列中，另一个线程负责消费队列中的数据。通常，在多线程环境中使用 queue 模板需要使用线程安全的数据结构，例如 std::mutex 原子操作等。

📖综上所述，queue 模板作为一种线性数据结构，具有广泛的应用场景，特别是在需要按照先进先出 (FIFO) 或者后进先出 (LIFO) 条件访问数据的情况下。

🤔结束！