STL之Map

STL之Map

概述

Map是标准关联式容器（associative container）之一，一个map是一个键值对序列，即（key ,value）对。它提供基于key的快速检索能力，在一个map中key值是唯一的。map提供双向迭代器，即有从前往后的（it erator），也有从后往前的（reverse_iterator）。map要求能对key进行<操作，且保持按key值递增有序，因此map上的迭代器也是递增有序的。如果对于元素并不需要保持有序，可以使用hash_map。map中key值是唯一的，如果马匹中已存在一个键值对(昵称,密码):("skynet",407574364)，而我们还想插入一个键值对("skynet",472687789)则会报错（不是报错，准确的说是，返回插入不成功！）。而我们又的确想这样做，即一个键对应多个值，幸运的是multimap可是实现这个功能。

下面我们用实例来深入介绍map、multimap，主要内容如下：

1、例子引入

?

2、map 中的类型定义 ?

3、map 中的迭代器和键值对 ?

4、map 中的构造函数与析构函数 ?

5、map 中的操作方法 ?

6、再议map 的插入操作 ?

7、[]不仅插入 ?

8、multimap ?

9、总结

1、例子引入

有一个服务器manager 维护着接入服务器的client 信息，包括clinetId 、scanRate 、socketAddr 等等。我们定义一个结构体保存scanRate 、socketAddr 信息。如下：

我们用map 保存这些信息：clientId 为键key ，clientI nfo 为值。这样我们可以通过clientId 快速检索到clie nt 的相关信息，我们可以这样定义：

这样我们定义了一个clientMap，如果我们要定义多个这样的map，需要多次写map

变量名。为了避免这样情况，我们通常为map定义个别名，如：

之后我们就可以像定义clientMap一样定义map对象，这样的好处还有：如果我们需要修改map的定义，只需要在一处修改即可，避免修改不彻底造成的不一致现象。

我们这就完成了需要的map的定义，如果不定义或没有在它上面的操作的话，就像定义类而没有方法一样，意义不大或毫无意义。幸运的是，STL提供了这些常用操作：排序（注：map是不能也不要排序的，因为ma p本身已经排好序了）、打印、提取子部分、移除元素、添加元素、查找对象，就像数据库的增删改查操作！现在我们详细介绍这些操作，并逐步引入hash_map、m ultimap。

2、map中的类型定义

关联数组（associative array）是最有用的用户定义类型之一，经常内置在语言中用于文本处理等。一个关联

数组通常也称为map，有时也称字典（dictionary），保存一对值。第一个值称为key、第二个称为映射值m apped-value。

标准map是定义在std命名空间中的一个模板，并表示为

注意：map的value_type是一个(key,value)对，映射值的被认为是mapped_type。因此，一个map是一个

pair元素的序列。从const Key 可以看出，map 中键key 是不可修改的。

不得不提的是map 定义中

Cmp 和A 都是可选项。Cm p 是定义在元素之间的比较方法，默认是<操作；A 即a llocator 用来分配和释放map 总键值对所需使用的内存，没有指定的话即默认使用的是STL 提供的，也可以自定义allocator 来管理内存的使用。多数情况，我们不指定这两个选项而使用默认值，这样我们定义ma p 就像下面这样：

Cmp 和A

都缺省。 通常，实际的迭代器是实现定义的，因为map 很像使用了树的形式，这些迭代器通常提供树遍历的某种形式。逆向迭代器是使用标准的reverse _iterator 模板构造的。

3、map 中的迭代器和键值对

map 提供惯常的返回迭代器的一组函数，如下所示：

map上的迭代器是pair元素序列上简单的迭代。例如，我们可能需要打印出所有的客户端信息，像下面的程序这样。为了实现这个，我们首先向《例子引入》中定义的clientEdp中插入数据，然后打印出来：

一个map迭代器以key升序方式表示元素，因此客户端信息以cliendId升序的方式输出。运行结果可以证明这一点，运行结果如下所示：

图1、程序运行结果

我们以first引用键值对的key，以second引用mappe d value，且不用管key和mapped value是什么类型。其实pair在std的模板中是这样定义的：

即map中，key是键值对的第一个元素且mapped val ue是第二个元素。pair的定义可以在中找到，pair提供了一个方法方便创建键值对：

上面的例子中我们就用到了这个方法来创建(clientId,c lientInfo)对，并作为Insert()方法的参数。每个pair

默认初始化每个元素的值为对应类型的默认值。

4、map中的构造函数与析构函数

map类惯常提供了构造函数和析构函数，如下所示：

复制一个容器意味着为它的每个元素分配空间，并拷贝每个元素值。这样做是性能开销是很大的，应该仅当需要的时候才这样做。因此，map传的是引用。

5、map中的操作方法

前面我们已经说过，如果map中仅定义了一些key、m apped value类型的信息而没有操作方法，就如定义个仅有字段的类意义不大甚至毫无意义。由此可见map 中定义操作方法非常重要！前面的例子我们就用到了不少方法，如返回迭代器的方法begin()、end()，键值对插入方法insert()。下面我们对map中的操作方法做个全面的介绍：

上面这些方法基本都能顾名思义（PS.由此可见，命名有多重要，我们平时要养成好的命名习惯，当然注释也必不可少！）。虽然已经非常清楚了了，但我还是想讲解一下以消除不惜要的误解和更好地应用这些方法。

find(k)方法简单地返回键值为k的元素的迭代器；如果没有元素的键值为k，则返回map

的end()迭代器。由于map是按键key升序排

列，所有查找的复杂度只有O(logN)。因此，我们通常会这样用这个方法：

insert()方法试图将一个（Key,T）键值对加入map。因为键时唯一的，所以仅当map中

不存在键值为k的键值对时插入才成功。该方

法的返回值为pair，如果插入

成功bool值为TRUE，iterator指向插入ma

p中后的键值对。如下代码：

上面我们看出，这里我们插入键值对是首先声明一个键值对pair p110(id,cltInfo); 然后再插入，这个我们之前make_pair方法不一样，make _pair方法用的比较多。

erase()方法用法比较简单，比如像清除client

Id为110的键值对，我们只需要对clients调

用erase方法：clients.erase(clients.find(110));

或者我们想清除clientId从1到10的键值对，

我们可以这样调用erase()方法：clients.erase

(clients.finds(1),clients.find(10));简单吧！别

得意，你还需要注意，如果find(k)返回的是e

nd()，这样调用erase()方法则是一个严重的错

误，会对map造成破坏操作。

6、再议map的插入操作

前面我们介绍了利用map的插入方法insert()，声明键值对pair或make_pair生成键值对然后我们可以轻松的将键值对插入map中。其实map还提供了更方便的插入操作利用下标（subscripting，[]）操作，如下：

这样我们就可以简单地将键值对插入到map中了。下标操作在map中式这样定义的：

我们来分析一下应用[]操作，插入键值对的过程：检查键k是否已经在map里。如果不，就添加上，以v作为它的对应值。如果k已经在map里，它的关联值被更新成v。这里首先，查找110不在map中则创建一个键为110的键值对，并将映射值设为默认值，这里s canRate为0，socketAddr为空；然后将映射值赋

为cltInfo。如果110在map中已经存在的话，则只是更新以110为键的映射值。

从上面的分析可知：如果大量这样插入数据，会严重影响效率！如果你考虑效率问题，请使用insert操作。i nsert方法，节省了三次函数调用：一个建立临时的默认映射值的对象，一个销毁那个临时的对象和一个对映射值的赋值操作。

Note1：如果k已经存在map中，[]效率反而比inser t的效率高，而且更美观！如果能够兼顾这两者那岂不是很美妙！其实我们重写map中的[]操作：首先判断k 是否已经在map中，如果没有则调用insert操作，否则调用内置的[]

操作。如下列代码：

Note2：我们视乎还忽略了一点，如果映射值mapped value 的类型没有默认值，怎么办？这种情况请勿使用

[]操作插入。

7、[]不仅插入

通过[]操作不仅仅是插入键值对，我们也可以通过键k ey

检索出映射值mapped value 。而且我们利用[]操作可以轻松地统计信息，如有这样这样一些键值对（boo k-name ，count ）对：

(book1,1)、(book2,2)、(book1,2)、(book3,1)、(book3,5)

我们计算每种book 的数量总和。我们可以这样做：将它们读入一个map：

结果如下所示：（注意按住ctrl+z键结束输入）

图2、程序运行结果

8、multimap

前面介绍了map，可以说已经非常清晰了。如果允许c lientId重复的话，map就无能为力了，这时候就得mu

ltimap上场了！multimap允许键key重复，即一个键对应多个映射值。其实除此之外，multimap跟map 是很像的，我们接下来在map的基础上介绍multima p。

multimap在std中的定义跟map一样只是类名为mul timap，multimap几乎有map的所有方法和类型定义。

?multimap不支持[]操作；但map支持

?multimap的insert方法返回的是一个迭代器

iterator，没有bool值；而map值（iterator，

bool）的元素对

?对应equal_range()、方法：

?pair equal_range(const key_type& k);

?pair

?equal_range(const key_type& k) const;

?

?//find first element with key k

?iterator lower_bound(const key_type& k);

?const_iterator lower_bound(const key_type& k) const;

?

?//find first element with key greater than k

?iterator upper_bound(const key_type& k);

const_iterator upper_bound(const key_type& k) const;

虽然在map和multimap都有，显然对multi

map有更多的意义！equal_range()方法返回

一个键key对应的多个映射值的上界和下界的

键值对的迭代器、lower_bound()方法返回键

multimap中第一个箭为key的键值对迭代器、

upper_bound()方法返回比key大的第一个键

值对迭代器。

假设我们想取出键为key的所有映射值，我们可以这样做：