用STL设计消息队列、优先级消息队列、资源分配管理器

          STL库老早已经成为C++的一部分，在使用C++开发项目的过程中，很多人还在犹豫要不要使用STL库，觉得STL库很难，其实不然。我工作的项目中现在大量使用STL库，STL使用调试简单，高效，可以减少很多重复的代码。

       本文的主要目的是使用STL的queue 和 priority queue来阐述下项目中经常使用的消息队列以及资源分配模式。本文的例子主要如下：

• 消息队列
• 带优先级的消息队列
• 资源分配管理器
  

  STL容器

  我们将使用下面的容器来实现本文的例子:

   

  queue	队列容器支持添加一个元素，并且从中删除一个元素，也可以变成一个双端队列
  priority_queue	向队尾添加一个新元素，如果该优先权大于前面的元素，将放在前面，元素的优先权由用户指定的函数传入。
  stack	有后进先出的特点，可以选择选择vetctor或其他线性列表放入容器。

   

      

   

  1.消息队列

      消息队列是项目中经常需要使用的模式，下面使用STL的queue容器实现：

    

  #include // STL header file for queue #include using namespace std; // Specify that we are using the std namespace class Message; class Message_Queue { typedef queue > MsgQueType; MsgQueType m_msgQueue; public: void Add(Message *pMsg) { // Insert the element at the end of the queue m_msgQueue.push(pMsg); } Message *Remove() { Message *pMsg = NULL; // Check if the message queue is not empty if (!m_msgQueue.empty()) { // Queue is not empty so get a pointer to the // first message in the queue pMsg = m_msgQueue.front(); // Now remove the pointer from the message queue m_msgQueue.pop(); } return pMsg; } int GetLength() const { return m_msgQueue.size(); } };

   

  2.优先级消息队列

        上面的消息队列类只支持在队列的尾部添加一个元素，在许多的应用程序中，需要根据消息的优先级将消息添加到队列中，当一个高优先级的消息来了，需要将该消息添加到所有比它优先级低的消息前面，下面将使用priority_queue来实现优先级消息队列类。

      

  函数对象(Functors)

  优先级消息队列的实现和上面消息队列实现相似，唯一不同的是这里使用了函数对象来决定优先权CompareMessages，该结构重载了操作符"(,)"，该机制可以实现可以将一个函数作为一个参数，和函数指针对比有如下好处：

         1.函数对象消息更高，可以是内联函数，函数指针总是有函数调用的开销。

          2.函数对象提供了一个安全的实现方法，这样的实现不会出现空指针访问。

  #include // STL header file for queue #include using namespace std; // Specify that we are using the std namespace class Message; class Priority_Message_Queue { struct Entry { Message *pMsg; int priority; }; struct Compare_Messages { bool operator () (const Entry& left , const Entry& right) { return (left.priority < right.priority); } }; typedef priority_queue, Compare_Messages > Message_Queue_Type; Message_Queue_Type m_message_Queue; public: void Add(Message *pMsg, int priority) { // Make an entry Entry entry; entry.pMsg = pMsg; entry.priority = priority; // Insert the element according to its priority m_message_Queue.push(entry); } Message *Remove() { Message *pMsg = NULL; // Check if the message queue is not empty if (!m_message_Queue.empty()) { // Queue is not empty so get a pointer to the // first message in the queue pMsg = (m_message_Queue.top()).pMsg; // Now remove the pointer from the message queue m_message_Queue.pop(); } return (pMsg); } size_t Get_Length() const { return m_message_Queue.size(); } };

       

  3.资源分配管理器

  这里使用queue 和 stack两个容器来实现一个简单的资源分配器，用该容器来保存空闲的资源列表。

  该资源分配器支持如下接口:

         1.Construction:当这个资源分配器构造出来，需要给定空闲的资源列表，这些资源将添加到这个空闲资源列表。

         2.Allocate:当需要一个资源时，需要从空闲资源队列中移除一个资源，并返回给调用者。

        3.Free:当一个资源被释放，需要将该资源加入空闲资源列表。

        4.GetFreeResourceCount：返回当前可用的资源数目。

  Coldest First(使用queue)

  #include // STL header file for queue #include using namespace std; // Specify that we are using the std namespace class Resource; class Cold_Resource_Allocator { typedef queue > Free_Queue_Type; Free_Queue_Type m_free_Resource_Queue; public: Cold_Resource_Allocator(int resource_Count, Resource *resource_Array[]) { for (int i = 0; i < resource_Count; i++) { m_free_Resource_Queue.push(resource_Array[i]); } } Resource * Allocate() { Resource *pResource = NULL; // Check if any free resources are available. if (!m_free_Resource_Queue.empty()) { // Queue is not empty so get a pointer to the // first resource in the queue pResource = m_free_Resource_Queue.front(); // Now remove the pointer from the free resource queue m_free_Resource_Queue.pop(); } return pResource; } void Free(Resource *pResource) { // Insert the resource at the end of the free queue m_free_Resource_Queue.push(pResource); } size_t GetFreeResourceCount() { return m_free_Resource_Queue.size(); } };

   

  Hottest First(使用statck)

  #include // STL header file for stack #include using namespace std; // Specify that we are using the std namespace class Resource; class Hot_Resource_Allocator { typedef stack > Free_Stack_Type; Free_Stack_Type m_free_Resource_Stack; public: Hot_Resource_Allocator(int resource_Count, Resource *resource_Array[]) { for (int i = 0; i < resource_Count; i++) { m_free_Resource_Stack.push(resource_Array[i]); } } Resource * Allocate() { Resource *pResource = NULL; // Check if any free resources are available. if (!m_free_Resource_Stack.empty()) { // Queue is not empty so get a pointer to the // first resource in the stack pResource = m_free_Resource_Stack.top(); // Now remove the pointer from the free resource stack m_free_Resource_Stack.pop(); } return pResource; } void Free(Resource *pResource) { // Insert the resource at the end of the free stack m_free_Resource_Stack.push(pResource); } size_t GetFreeResourceCount() { return m_free_Resource_Stack.size(); } };