队列（queue) 之 c++模板实现（友元函数和运算符重载）

一：起因

（0）拿出自己年初实现的queue队列，第一次用c++类实现queue，在和如今实现的其他复杂的STL对比，心情无比复杂；

注释：看到听到当年自己的所写所想，正的是一种享受 —— 倾听自己的幼稚也是一种美。

（1）闲话少说了，我自己现在回答自己的 三 （5） 中提到的问题，函数的返回值是用bool型还是void型？？其实函数返回值是bool 还是 void是视情况而定的：例如，判空函数bool isEmpty(),比较运算符重载函数 bool operator >=(&)等判断函数; 而像交换swap(&,&)，清空clear()，insert(),delete(),push,pop等一般void就可以了。

（2）再有就是是通过函数返回值返回值，还是通过参数的应用返回值呢？ 仍是视情况而定的，如果返回多值，只能通过参数了；下面说一说返回单值的情况，多数是通过函数返回值返回的只有像swap(&,&) （类成员函数就一个参数的哦，默认有一个隐含的this指针），reverse（）等。

（3）现在的问题是  返回单值 时是引用型（&） 还是 返回临时变量的值的形式？  第一，如果返回值的参数是该子函数的局部变量，只能以临时变量的形式返回；第二，如果在该子函数中，返回值的参数是类的成员变量（私有或共有），或者说是全局变量，可以返回引用。但是返回引用是有风险的
如，T& front(){return head->data;}
在主函数中是可以联动修改数据值的。

（4）再说const
如函数friend MyString operator+(const MyString&
t1,const MyString& t2); 说明t1 t2 是不可改变的应用参数，即其作为引用仅仅是为了减少开销，并不是作为函数返回值用的，其返回值类型是MyString类型（非引用），说明返回的是函数的局部参数。

（5）再看此函数 const
int &operator[](const size_t)const;

第一个const说的是返回值，返回的是一个常量引用，不能修改；第二个const是一个参数，表示在函数内不会修改这个参数；最后一个const是表示this指针指向的是const也就是在这个函数内，这个类所有成员都相当于是const。

第三个const
还参与对重载函数的区分，这样在参数类型个数相同的情况下形成一种新的重载形式。需要注意：常成员函数是常对象唯一的对外接口，使用使应该注意。常成员函数不能更新对象的数据成员，也不能调用该类中的普通成员函数。

（6）友元类，不多说了，请看示例吧

假设我们要设计一个模拟电视机和遥控器的程序。大家都之道，遥控机类和电视机类是不相包含的，而且，遥控器可以操作电视机，但是电视机无法操作遥控器，这就比较符合友元的特性了。即我们把遥控器类说明成电视机类的友元。下面是这个例子的具体代码：
#include <iostream>
usingnamespacestd;
classTV
{
public:
friendclassTele;
TV():on_off(off),volume(20),channel(3),mode(tv){}

（7）说明了一点，我也曾经幼稚过，现在还比较幼稚，但我相信，只要坚持最初梦想的人，终究会走向成熟；

（8）再次感谢自己能坚持最初的梦，相信你也有一个类似的梦；不要羡慕别人天赋，别人的成功是无法复制的，别人的辉煌是不会重演的；唯有我们自己脚踏实地的走好每一步，播下我们自己梦想的种子，大步向前。

二：代码展现

（1）queue队列类

 #include <iostream>
using namespace std;
template<typename T> class queue;
template<typename T>
class queue_item
{
    friend class queue<T>;
    queue_item(const T &i):item(i),next(0){}// next的默认值
    T item;
    queue_item *next;
};// 和 struct类似的哦,当然也可以改为struct的哦

template<typename T>
class queue
{
  public:
    queue():head(0),tail(0),n(0){}// ==0必须得有，head tail的初值要不要？
    queue(const queue &q);
    queue &operator= (const queue &q);
    ~queue();
    void push(const T &key);
    void pop();
    bool front(T &item);
    bool back(T &item);
    bool is_empty(){ return n == 0;  }
    size_t size()
    {
        return n;
    }
    void clear();
  private:
    queue_item<T> *head;
    queue_item<T> *tail;// queue_item没有默认构造函数，不知道为何可以这样声明；因为他是指针，只分配指针大小的内存，不分配对象内存的
    size_t n;
    void copy_item(const queue &q);
};
// 队尾加入元素
template<typename T>
void queue<T>::push(const T &key)
{
    queue_item<T> *item = new queue_item<T>(key);
    if(n == 0)
        head = tail = item;
    else
    {
        tail->next = item;// head指向队首元素
        tail = tail->next;// tail指向刚刚进入的节点
    }
    n++;
}
// 删除队首元素
template<typename T>
void queue<T>::pop()
{
    if(n == 0) return;
    else
    {
        queue_item<T> *tmp = head;
        head = head->next;
        delete tmp;
        n--;
    }
    return;
}
//返回队首元素
template<typename T>
bool queue<T>::front(T &item)
{
    if(n == 0) return false;
    else
        item = head->item;
    return true;
}
//返回队尾元素
template<typename T>
bool queue<T>::back(T &item)
{
    if(n == 0) return false;
    else
        item = tail->item;
    return true;
}

template<typename T>
void queue<T>::clear()
{
    //if(n == 0)  return false;
    while(n > 0)
    {
        pop();
    }
    //return true;
}
//复制构造函数
template<typename T>
queue<T>::queue(const queue &q):head(0),tail(0),n(0)
{
    copy_item(q);
}
// 析构函数
template<typename T>
queue<T>::~queue()
{
    clear();
}
//运算符重载函数
template<typename T>
queue<T> &queue<T>::operator = (const queue &q)
{
    if(this != &q)
    {
        clear();
        n = 0;
        copy_item(q);
    }
    return *this;
}
// 深度复制函数
template<typename T>
void queue<T>::copy_item(const queue &q)
{
    queue_item<T> *tmp = q.head;
    while(tmp != NULL)
    {
        push(tmp->item);
        tmp = tmp->next;
    }
}

（2）main函数测试

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

// test the queue class template
int main(int argc, char *argv[]) {
	queue<int> q;
	int front,back;
	if (q.is_empty())
		cout << "empty" << endl;
	else
		cout << "not empty" << endl;
	q.push(1);
	q.push(2);
	q.push(3);
	q.push(4);
	queue<int> q2(q);
	q.clear();
	if (q.is_empty())
		cout << "empty" << endl;
	else
		cout << "not empty" << endl;
    q2.front(front);
    q2.back(back);
	cout << "queue 2: " << front << endl;
	cout << "queue 2: " << back << endl;
	cout << "the size of queue 2: " << q2.size() << endl;
	q = q2;
	q.front(front);
    q.back(back);
	cout << "queue 1: " << front << endl;
	cout << "queue 1: " << back << endl;
	queue<string> qs;
	qs.push("gauss");
	qs.push("randy");
	qs.push("jiawenjie");
	string s1,s2;
	qs.front(s1);
	qs.back(s2);
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	return EXIT_SUCCESS;
}

三：体会和总结

1、如果一个类中定义了任何一种构造函数，而未定义默认构造函数，是不能够定义类的对象的如：class A{}； A  aa;(这是错误的)

5、现在还有两点不是很明白，请大牛指点——函数的返回值是用bool型还是void型？？再有就是是通过函数返回值返回值，还是通过参数的应用返回值呢？