如何获得“基于堆栈”的 std::stack？（具有固定的最大尺寸）答案

【问题标题】：How to get a 'stack based' std::stack? (with fixed max size)如何获得“基于堆栈”的 std::stack？（具有固定的最大尺寸）
【发布时间】：2019-10-08 14:06:26
【问题描述】：

根据std::stack参考：

用于存储元素的底层容器的类型。容器必须满足 SequenceContainer 的要求。此外，它必须提供以下功能与通常的语义：
back()
push_back()
pop_back() 
标准容器 std::vector、std::deque 和 std::list 满足这些要求。默认情况下，如果没有指定容器类特定的堆栈类实例化，标准容器使用 std::deque。

所有这些都是基于堆的容器。

以下实际编译（clang）：

std::stack<int, std::array<int, 12> > stack_of_months;

直到push 被调用。

是否有一些技巧可以轻松包装 std::array 以支持这些方法，以便可以在堆栈中使用它？

【问题讨论】：

否，因为它不支持push 函数。 vector 怎么了？
好的，假设您可以使用std::array 来执行此操作。如果你在一个完整的堆栈上调用 push 会发生什么？抛出异常，底部元素被移除等？
@ChrisMM 向量没有什么问题——我喜欢向量——但假设你需要一个有限的基于堆栈的堆栈
将数据存储在“堆栈上”的对象在 C++ 中是隐式固定大小的。 std::array 不能增长或缩小。如果您知道需要容纳的最大大小或愿意任意设置一个，您也许可以实现自己的容器。但是在堆栈上存储大量数据通常是不明智的，这是一种有限的资源。这样做很容易耗尽堆栈空间，而且无法恢复。
@darune 也许将std::vector 与基于堆栈的分配器一起使用可能对您有用。但是考虑一下我之前关于在堆栈上存储大数据的警告。

标签： clang c++ stack c++17

【解决方案1】：

你应该可以使用Boost的static_vector：

static_vector 是一个序列容器，类似于具有可以改变大小的连续存储，以及静态分配、低开销和固定容量。

一个工作示例：

std::stack<int, boost::container::static_vector<int, 4>> s;
s.push(1);
s.push(2);
s.push(3);
s.push(4);
// s.push(5); // would throw

@PaulMcKenzie 是的，它使用堆栈作为存储（如果对象本身存储在堆栈中，当然）：

static_vector 中的元素数量可以动态变化，直至达到固定容量因为元素存储在对象本身中类似于数组。

现场演示：https://wandbox.org/permlink/Gi40FrB0yX8dIwfA。

【讨论】：

好的，我看到它有一个模板参数dtl::static_storage_allocator< Value, Capacity >，这表明它正在使用静态存储分配器。
@PaulMcKenzie 我认为您无需探索源代码即可找到答案。文档里写得很清楚，基本上就是这个容器的主要用途。
没有阅读源代码——它就在你第二行链接到的站点中。
@PaulMcKenzie 好的。我的观点是分配器类来自某个实现命名空间dtl，因此，IMO，最好阅读文档而不是根据某个类名或其实现来假设行为。

【解决方案2】：

将std::array 包装成std::stack 可用的东西并不难，您只需要跟踪有多少元素被推送和弹出：

#include <array>
#include <stack>
#include <iostream>

template < typename T, size_t Size >
struct static_vector
{
  using value_type = T;
  using reference = T&;
  using const_reference = const T &;
  using size_type = size_t;

  static_vector()
    : size( 0 )
  {
  }

  std::array< T, Size > data;
  size_t size;

  void push_back( const_reference value )
  {
    data.at( size ) = value;
    size++;
  }

  void pop_back()
  {
    if ( size == 0 )
    {
      throw std::runtime_error( "empty" );
    }
    size--;
  }

  const_reference back() const
  {
    if ( size == 0 )
    {
      throw std::runtime_error( "empty" );
    }
    return data[ size - 1 ];
  }

  reference back()
  {
    if ( size == 0 )
    {
      throw std::runtime_error( "empty" );
    }
    return data[ size - 1 ];
  }
};

int main()
{
  std::stack< int, static_vector< int, 4 > > stack;
  stack.push( 1 );
  std::cout << stack.top() << "\n";
  stack.push( 2 );
  std::cout << stack.top() << "\n";
  stack.pop();
  std::cout << stack.top() << "\n";
  stack.pop();
}

【讨论】：