【C++栈元素访问】：std::stack迭代器使用的正确姿势

# 1. C++标准库中的std::stack容器

std::stack是C++标准库中的一个模板类，被设计用于实现后进先出（LIFO, Last-In-First-Out）的数据结构，也就是我们熟知的“栈”。这一数据结构在算法和程序设计中非常有用，特别是在需要临时存储信息时，例如括号匹配、深度优先搜索（DFS）算法中的状态保存等。

## 1.1 std::stack容器的特性

std::stack容器模板定义在头文件`<stack>`中，它为用户提供了一组简单的接口以管理栈内的元素。它封装了底层容器的实现，使得开发者能够专注于使用栈这一数据结构，而不必关心其内部细节。底层容器可以是std::vector、std::deque或其他遵循容器适配器要求的容器类型。通过适配器，std::stack提供了非常方便的后进先出操作，比如push()用于添加元素到栈顶，pop()用于移除栈顶元素，top()用于访问栈顶元素。

#include <stack>
#include <iostream>

int main() {
    std::stack<int> myStack;
    myStack.push(10);
    myStack.push(20);
    std::cout << ***() << std::endl; // 输出 20
    myStack.pop();
    std::cout << ***() << std::endl; // 输出 10
    return 0;
}

在上述代码中，我们创建了一个std::stack<int>类型的栈对象myStack，并演示了如何使用push()、top()和pop()成员函数来操作栈。std::stack提供了丰富的成员函数，使得开发者可以方便地对栈进行操作，但其底层实现细节则对用户隐藏，提高了编程的抽象层次。

# 2. std::stack容器基本操作

在这一章节中，我们将详细探讨 `std::stack` 容器的基本操作。`std::stack` 是 C++ 标准模板库 (STL) 中的一个容器适配器，它通过限制在特定容器上进行 push、pop、top 操作来实现先进后出（LIFO）的容器功能。我们首先从 `std::stack` 的成员函数开始，理解如何执行元素的入栈与出栈，如何查看和访问栈顶元素。之后，我们将讨论 `std::stack` 如何与底层容器适配器结合使用，重点介绍如何根据具体需求选择合适的底层容器。

### 2.1 std::stack的成员函数

#### 2.1.1 元素的入栈与出栈

`std::stack` 提供了基本操作来管理栈内的元素。其中，元素的入栈（push）和出栈（pop）是最常见的操作。我们可以使用 `push` 成员函数将元素添加到栈顶，而使用 `pop` 成员函数移除栈顶元素。下面是具体的代码示例：

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int main() {
    stack<int> intStack; // 创建一个int类型的std::stack容器

    // 元素入栈
    intStack.push(10); // 栈顶元素为10
    intStack.push(20); // 栈顶元素为20

    // 出栈操作
    while (!intStack.empty()) { // 检查栈是否为空
        cout << ***() << endl; // 输出栈顶元素
        intStack.pop(); // 移除栈顶元素
    }

    return 0;
}

在这段代码中，我们首先创建了一个 `std::stack` 容器 `intStack`，用于存储整型元素。通过 `push` 函数，我们将元素 `10` 和 `20` 按照后进先出的顺序依次入栈。随后，我们使用循环结构结合 `top` 和 `pop` 函数来遍历栈中的元素。注意，`top` 函数返回栈顶元素的引用但不移除它，而 `pop` 函数则移除栈顶元素并释放其占用的资源。

#### 2.1.2 栈顶元素的查看与访问

在标准库中，`std::stack` 并未提供直接的访问栈顶元素的函数，但可以通过 `top` 成员函数查看栈顶元素。`top` 函数返回栈顶元素的引用，但不会改变栈的状态。这意味着，栈顶元素依旧在栈内，但你可以通过返回的引用读取或修改其值。

下面是使用 `top` 函数的示例代码：

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int main() {
    stack<int> intStack;
    intStack.push(1);
    intStack.push(2);
    intStack.push(3);

    // 获取栈顶元素的引用
    int &topElement = ***();
    cout << "栈顶元素为: " << topElement << endl;

    return 0;
}

此代码段首先将三个整数 `1`、`2` 和 `3` 入栈，然后通过 `top` 函数获取栈顶元素的引用，并输出其值。输出结果将会是 `3`，因为它是在 `top` 函数调用时位于栈顶的元素。需要注意的是，尽管我们得到了栈顶元素的引用，但在执行 `pop` 操作之前，该元素仍然保留在栈中。

### 2.2 std::stack与容器适配器

#### 2.2.1 容器适配器的概念与特性

容器适配器是一种容器，它给特定的底层容器提供了不同的接口，允许用户以不同的方式使用底层容器。 `std::stack` 就是这类适配器之一，它使得用户能够以 LIFO（后进先出）的方式来操作元素。除了 `std::stack`，C++ 标准库中还提供了 `std::queue` 和 `std::priority_queue` 等其他容器适配器。

容器适配器通常具有以下特性：

- **接口限制**：适配器只暴露有限的接口，这意味着并非所有的容器成员函数都可用。
- **底层容器的选择**：用户可以选择不同的底层容器来满足特定的性能要求。
- **特定功能的实现**：容器适配器封装底层容器，提供特定操作的便捷实现。

#### 2.2.2 std::stack使用的底层容器选择

`std::stack` 默认使用 `std::deque` 作为底层容器，但用户也可以指定其他容器类型，如 `std::list` 或 `std::vector`。`std::deque` 由于其在头部和尾部操作元素的效率较高（时间复杂度为 O(1)），因此成为了 `std::stack` 的默认选择。不过，如果栈操作主要涉及到尾部操作，`std::list` 或 `std::vector` 也许能提供更好的性能。

这里是一个如何在构造 `std::stack` 对象时选择底层容器的示例代码：

#include <iostream>
#include <stack>
#include <vector> // 引入vector容器

int main() {
    /