C++ std::stack 완전 정복: LIFO 컨테이너 어댑터 실전 가이드

std::stack이란?

std::stack은 LIFO(Last In, First Out) 원칙을 구현하는 컨테이너 어댑터입니다. 요소의 삽입과 제거가 한쪽 끝(top)에서만 허용됩니다. 기본적으로 std::deque를 내부 컨테이너로 사용하지만, 어떤 시퀀스 컨테이너(std::vector, std::list 등)도 공급 가능합니다.

컨테이너 어댑터는 이터레이터를 노출하지 않으므로 스택을 직접 순회할 수 없습니다. 대신 멤버 함수를 통해 상호작용합니다.

학습 목표

• std::stack 정의와 LIFO 동작 이해
• 스택 선언 문법 학습
• 멤버 타입과 핵심 연산 탐구
• push, pop, top, empty, size, emplace, swap 실습
• 표준 템플릿 라이브러리(STL)에서 스택 구현

문법

<stack> 헤더 포함하고 다음 템플릿으로 스택 선언:

template<class T, class Container = std::deque<T>> class stack; 

• T – 요소 타입; 사용자 정의 클래스 포함 모든 유효한 C++ 타입 가능
• Container – 내부 컨테이너; 기본값 std::deque

멤버 타입

• value_type – 요소 타입 T
• container_type – 내부 컨테이너 타입
• size_type – 컨테이너 크기용 부호 없는 정수 타입

핵심 연산

• push() – 요소를 top에 추가
• pop() – top 요소 제거
• top() – 제거 없이 top 요소 접근
• empty() – 스택이 비었는지 확인
• size() – 요소 수 반환
• emplace() – 요소를 직접 top에 구성하여 삽입
• swap() – 다른 스택과 내용 교환

구현 개요

아래는 스택 연산의 시각적 표현입니다 (top of stack은 포인터로 표시).

push()와 pop()

push() 메서드는 새 요소를 추가하여 크기를 1 증가시킵니다:

stack.push(value);

반면 pop()은 top 요소를 제거하고 크기를 줄입니다:

stack.pop();

예제 1: 기본 스택 조작

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main() {
    stack<int> st;
    st.push(10);
    st.push(20);
    st.push(30);
    st.push(40);
    st.pop(); // 40 제거
    st.pop(); // 30 제거
    while (!st.empty()) {
        cout << ' ' << st.top();
        st.pop();
    }
    return 0;
}

출력: 20 10

empty(), size(), top()

이 유틸리티 함수들은 스택 상태에 대한 빠른 통찰을 제공합니다.

예제 2: 스택 상태 검사

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
void display(stack<int> s) {
    while (!s.empty()) {
        cout << '\t' << s.top();
        s.pop();
    }
    cout << '\n';
}
int main() {
    stack<int> st;
    st.push(32);
    st.push(21);
    st.push(39);
    st.push(89);
    st.push(25);
    cout << "The stack st is: ";
    display(st);
    cout << "\n st.size() : " << st.size();
    cout << "\n st.top() : " << st.top();
    st.pop();
    cout << "\n st after pop: ";
    display(st);
    return 0;
}

출력: 스택 내용, 크기, top 요소, pop 후 상태 표시

emplace()와 swap()

• emplace()는 요소를 제자리에서 구성하여 추가 복사 회피.
• swap()은 두 스택의 내용을 효율적으로 교환.

예제 3: emplace()와 swap() 사용

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main() {
    stack<int> st1, st2;
    st1.emplace(12);
    st1.emplace(19);
    st2.emplace(20);
    st2.emplace(23);
    st1.swap(st2);
    cout << "st1 = ";
    while (!st1.empty()) {
        cout << st1.top() << " ";
        st1.pop();
    }
    cout << endl << "st2 = ";
    while (!st2.empty()) {
        cout << st2.top() << " ";
        st2.pop();
    }
} 

출력: 스왑 전후 스택 내용 시연

STL에서 std::stack 사용

한 줄로 스택 구현:

std::stack<T> st;

예제:

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;
int main() {
    stack<int> st;
    st.push(12);
    st.push(19);
    st.push(20);
    cout << st.top(); // 20
    cout << st.size(); // 3
    return 0;
}

요약

• std::stack은 LIFO를 구현하며 top 요소만 접근 허용
• 컨테이너 어댑터; 기본 내부 컨테이너는 std::deque지만 커스터마이징 가능
• 핵심 함수: push, pop, top, empty, size, emplace, swap
• 요소의 임시 저장이 필요한 시나리오에 가볍고 효율적인 도구