C++从入门到实战（二十二）stack的介绍和使用
- 前言
- 一、什么是stack
-
- [1.1 stack的核心特性](#1.1 stack的核心特性)
- [1.2 stack与序列容器的核心差异](#1.2 stack与序列容器的核心差异)
- 二、stack的核心接口详解
-
- [2.1 构造函数：stack()](#2.1 构造函数：stack())
- [2.2 判空操作：empty()](#2.2 判空操作：empty())
- [2.3 大小获取：size()](#2.3 大小获取：size())
- [2.4 栈顶访问：top()](#2.4 栈顶访问：top())
- [2.5 入栈操作：push()](#2.5 入栈操作：push())
- [2.6 出栈操作：pop()](#2.6 出栈操作：pop())
- 三、stack的综合使用示例
- 四、stack核心接口总结
前言
- 在前几篇博客中，我们系统学习了
vector（动态数组）、list（双向循环链表）、string（动态字符串）等序列式容器------它们都支持随机访问或双向遍历，可直接操作任意位置的元素。 - 本篇将聚焦STL中的适配器容器 ------
stack（栈）：它并非独立的容器，而是基于其他序列容器（如deque、vector）封装而成的"适配容器"，核心遵循后进先出（LIFO） 原则，仅支持栈顶的插入、删除和访问操作。 - 我们将从
stack的核心特性入手，详解其常用接口的用法、底层实现逻辑，并结合示例说明其典型应用场景，帮助你掌握栈的核心使用技巧。
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C++官方stack文档
https://cplusplus.com/reference/stack/stack/
一、什么是stack
std::stack 是C++ STL中的容器适配器 （Container Adapter），而非原生容器------它封装了底层序列容器（默认是deque双端队列（后续我们也会详细讲解）），并仅暴露符合"栈"特性的接口，核心规则是：最后入栈的元素最先出栈（LIFO, Last In First Out）。
1.1 stack的核心特性
- 单向操作 ：仅能对栈顶 进行插入（
push）、删除（pop）和访问（top）操作，无法访问栈中间或栈底的元素。 - 无随机访问 ：不支持下标（
[]）、迭代器遍历，也没有begin()/end()接口。 - 适配器特性 ：底层可复用
deque、vector、list等序列容器（需满足back()、push_back()、pop_back()、empty()、size()接口），默认选择deque（兼顾效率和内存特性）。 - 轻量级封装 ：
stack本身仅提供接口封装，无额外内存开销，性能依赖底层容器。
1.2 stack与序列容器的核心差异
| 对比维度 | stack（栈） |
vector（动态数组） |
list（双向链表） |
|---|---|---|---|
| 访问方式 | 仅栈顶（top()） |
随机访问（[]/at()） |
双向遍历（迭代器） |
| 插入/删除位置 | 仅栈顶（push()/pop()） |
任意位置（insert()/erase()） |
任意位置（insert()/erase()） |
| 迭代器支持 | 不支持 | 支持随机访问迭代器 | 支持双向迭代器 |
| 底层实现 | 容器适配器（默认deque） |
连续内存 | 离散节点（双向循环链表） |
| 核心规则 | 后进先出（LIFO） | 顺序存储 | 顺序存储 |
二、stack的核心接口详解
stack的接口极简，仅包含构造、判空、大小、栈顶访问、入栈、出栈6个核心接口，以下是详细说明：
2.1 构造函数：stack()
语法
cpp
stack<T> st; // T为存储的元素类型（如int、string等）
// 或指定底层容器：stack<T, Container> st;作用
- 创建一个空的栈，底层容器默认初始化（如
deque的默认构造）。
示例
cpp
#include <stack>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
using namespace std;
int main() {
// 1. 默认构造（底层deque）
stack<int> st1;
// 2. 指定底层容器为vector
stack<int, vector<int>> st2;
// 3. 指定底层容器为list
stack<int, list<int>> st3;
cout << "st1是否为空：" << st1.empty() << endl; // 输出：1（true）
return 0;
}
2.2 判空操作：empty()
语法
cpp
bool empty() const;作用
- 检测栈是否为空（无元素），为空返回
true，否则返回false。
示例
cpp
stack<int> st;
cout << st.empty() << endl; // 空栈，输出：1（true）
st.push(10);
cout << st.empty() << endl; // 非空，输出：0（false）
2.3 大小获取：size()
语法
cpp
size_t size() const;作用
- 返回栈中元素的个数，类型为
size_t（无符号整数）。
示例
cpp
stack<int> st;
st.push(1);
st.push(2);
st.push(3);
cout << "栈的大小：" << st.size() << endl; // 输出：3
2.4 栈顶访问：top()
语法
cpp
// 普通版本：返回栈顶元素的引用（可修改）
T& top();
// const版本：返回栈顶元素的const引用（只读）
const T& top() const;作用
- 返回栈顶元素的引用（栈顶是最后入栈的元素），注意：空栈调用top()会导致未定义行为。
示例
cpp
stack<int> st;
st.push(10);
st.push(20);
// 普通版本：修改栈顶元素
st.top() = 30;
cout << "栈顶元素：" << st.top() << endl; // 输出：30
// const版本：只读
const stack<int> cst(st);
cout << "const栈顶元素：" << cst.top() << endl; // 输出：30
// cst.top() = 40; // 错误！const引用不可修改
2.5 入栈操作：push()
语法
cpp
// 拷贝入栈：将val拷贝到栈顶
void push(const T& val);
// 移动入栈（C++11）：将val移动到栈顶（效率更高）
void push(T&& val);
// 原地构造（C++11）：直接在栈顶构造元素，避免拷贝
template <class... Args>
void emplace(Args&&... args);作用
- 将元素添加到栈顶，底层调用容器的
push_back()（或emplace_back()）。
示例
cpp
stack<int> st;
// 普通拷贝入栈
st.push(1);
st.push(2);
// emplace原地构造（效果同push(3)，但效率更高）
st.emplace(3);
cout << "栈顶元素：" << st.top() << endl; // 输出：3
cout << "栈的大小：" << st.size() << endl; // 输出：3
2.6 出栈操作：pop()
语法
cpp
void pop();作用
删除栈顶元素（仅删除，不返回），底层调用容器的pop_back()；注意：空栈调用pop()会导致未定义行为。
示例
cpp
stack<int> st;
st.push(1);
st.push(2);
st.push(3);
cout << "出栈前栈顶：" << st.top() << endl; // 输出：3
st.pop(); // 删除栈顶元素3
cout << "出栈后栈顶：" << st.top() << endl; // 输出：2
cout << "出栈后大小：" << st.size() << endl; // 输出：2三、stack的综合使用示例
stack的核心操作是"入栈→访问栈顶→出栈"的循环，以下是完整示例，包含栈的基本操作和"遍历"技巧（stack无迭代器，需借助临时栈）：
cpp
#include <stack>
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
// 1. 初始化栈并入栈元素
stack<int> st;
st.push(10);
st.push(20);
st.push(30);
st.push(40);
// 2. 基本属性
cout << "栈是否为空：" << st.empty() << endl; // 输出：0
cout << "栈的大小：" << st.size() << endl; // 输出：4
cout << "栈顶元素：" << st.top() << endl; // 输出：40
// 3. 出栈操作（删除栈顶）
st.pop();
cout << "出栈后栈顶：" << st.top() << endl; // 输出：30
// 4. 模拟遍历栈（需借助临时栈，遍历后原栈为空）
stack<int> temp; // 临时栈
cout << "栈的元素（从栈顶到栈底）：";
while (!st.empty()) {
int val = st.top();
cout << val << " "; // 输出：30 20 10
temp.push(val); // 保存到临时栈
st.pop(); // 原栈出栈
}
cout << endl;
// 5. 恢复原栈（从临时栈倒回）
while (!temp.empty()) {
st.push(temp.top());
temp.pop();
}
cout << "恢复后栈的大小：" << st.size() << endl; // 输出：3
return 0;
}输出结果 ：
四、stack核心接口总结
| 接口名 | 语法 | 功能描述 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
| 构造 | stack<T> st; |
创建空栈，默认底层容器为deque | 可指定底层容器（如vector/list） |
| empty() | bool empty() const; |
判断栈是否为空，空返回true | 无参数，时间复杂度O(1) |
| size() | size_t size() const; |
返回栈中元素个数 | 返回值为无符号整数 |
| top() | T& top(); |
返回栈顶元素的引用（可修改） | 空栈调用会导致未定义行为 |
| push() | void push(const T& val); |
将val拷贝入栈顶 | 底层调用push_back() |
| emplace() | void emplace(Args&&... args); |
栈顶原地构造元素 | C++11新增，效率高于push() |
| pop() | void pop(); |
删除栈顶元素（无返回值） | 空栈调用会导致未定义行为 |
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