为什么 std::queue 允许冗余类型规范？答案

【问题标题】：Why std::queue allows redundant type specification?为什么 std::queue 允许冗余类型规范？
【发布时间】：2011-04-18 10:10:23
【问题描述】：

STL库类std::queue的前向声明如下：

namespace std {
    template<typename T, class container = deque<T>> class queue
}

这意味着我们可以声明一个具有不同类型规范的队列类型对象，如下所示：

std::queue<float, std::deque<std::string>> string_queue;

为什么会这样？像这样声明队列不是更安全吗：

template<class implementation>
class queue_base
{
private:
    implementation m_impl;
    /* ----------------------------------------------------------- */

public:
    typedef implementation                      container_type;
    typedef typename implementation::size_type  size_type;
    typedef queue_base<implementation>          this_type;
    typedef typename implementation::value_type value_type;
    /* ----------------------------------------------------------- */

    queue_base         ();
    queue_base         (queue_base const& other);
    explicit queue_base(container_type const& other);
    /* ----------------------------------------------------------- */

    value_type&       back ();
    value_type const& back () const;
    bool              empty() const;
    value_type&       front();
    value_type const& front() const;
    void              pop  ();
    void              push (value_type const& value);
    size_type         size () const;
    /* ----------------------------------------------------------- */
}; /* template<class> class queue_base */
/* --------------------------------------------------------------- */

我见过的大多数 std::queue 实现都以与您在上面的代码中看到的相同方式实现“value_type”和“size_type”。所以，模板参数 'T' 只用于模板参数 'container' (std::deque) 的默认参数。

我的意思是，我不认为忽略上面声明示例中的浮点规范是“好的”；不管它是否有效。

【问题讨论】：

参见this answer。

标签： c++ templates stl containers

【解决方案1】：

这样声明队列不是更安全吗：

更多类型安全是的，但不那么方便。 queue 的普通用户并不关心底层容器，这实际上只是一个实现细节。他们只关心元素类型。这也是为了与其他容器类保持一致。

如果queue 类可以通过为容器指定一个类模板来使用会更好，如下所示：

std::queue<int, std::list> myqueue;

但不幸的是，在 C++ 中没有很好的、可移植的方法。

【讨论】：

哼，我认为这是一个弱点。当我使用 std::list 而不是 std::deque 作为 std::queue 的容器时，我还需要完全输入 std::queue>.
@Sascha 但是你不，通常使用std::list。队列的正常用例是使用默认值，即std::queue<int>。这并不是一个真正的弱点，针对常见情况进行优化是一个很好的设计原则。
是的，我知道你的意思，但在我看来，你不应该更喜欢优化（任何形式的）而不是完整性。
@Sascha：嗯？失去了什么完整性？
@Konrad：FWIW，你可以在 C++0x 中。我在其他地方做了它作为答案，我会看看我是否能找到它。编辑：Here.

【解决方案2】：

从逻辑上讲，人们可能会期待这样的事情：

template<typename T, template<typenameU> class C = std::deque>
class queue
{
protected:
    C<T> c;
public:
    //  ...
};

问题是std::deque 不会匹配模板论据，因为它实际上是：

template<typename T, typename Allocator = allocator<T> >
class deque ...

额外的模板参数阻止它工作。而如果额外的参数被添加到的第二个参数 queue，那么大部分用户定义的容器都无法使用，因为他们不会有第二个论点。目前的解决方案回避了这个问题（同时仍然允许客户实例化std::queue<float> 的代码，例如，没有担心底层容器类型）。

最后，为什么不呢？您的 std::queue<float, std::deque<std::string> > 示例可能无法编译，但什么是 std::queue<bool, std::vector<char> > 之类的错误（避免有问题的std::vector<bool>）？只要两种方式都有隐式转换，这取决于客户以确保它做他想做的事。（当然，在实践中，这几乎从来不是问题，因为客户端代码很少见指定容器。）

【讨论】：

就像我上面说的：在大多数实现中，第一个模板参数被忽略。因此，'bool' 在您的示例中没有任何意义。
所以我明白了。事实上，这是标准要求的。不过，这对我来说似乎很奇怪；我的预期正好相反。（或者某种静态断言这两种类型是相同的。）

【解决方案3】：

如果您只关心防止“愚蠢”的情况，简单的完整性检查就足够了：

template <typename T, typename Container>
class queue
{
  static_assert(std::is_same<T, typename Container::value_type>::value,
    "queue require T and Container::value_type to be identical");
};

或 C++03 中的类似设施。

【讨论】：