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<h1>C++ STL map容器详解</h1>
<div class="pre-next-page clearfix">&nbsp;</div>
<div id="arc-body">作为关联式容器的一种，map 容器存储的都是 pair 对象，也就是用 pair 类模板创建的键值对。其中，各个键值对的键和值可以是任意数据类型，包括 <a href='/cplus/' target='_blank'>C++</a> 基本数据类型（int、double 等）、使用结构体或类自定义的类型。<br />
<blockquote>
<p>
通常情况下，map 容器中存储的各个键值对都选用 string 字符串作为键的类型。</p>
</blockquote>
与此同时，在使用 map 容器存储多个键值对时，该容器会自动根据各键值对的键的大小，按照既定的规则进行排序。默认情况下，map 容器选用<code>std::less&lt;T&gt;</code>排序规则（其中 T 表示键的数据类型），其会根据键的大小对所有键值对做升序排序。当然，根据实际情况的需要，我们可以手动指定 map 容器的排序规则，既可以选用 <a href='/stl/' target='_blank'>STL</a> 标准库中提供的其它排序规则（比如<code>std::greater&lt;T&gt;</code>），也可以自定义排序规则。<br />
<blockquote>
<p>
关于如何自定义 map 容器的排序规则，后续章节会做详细讲解。</p>
</blockquote>
另外需要注意的是，<span style="color:#b22222;">使用 map 容器存储的各个键值对，键的值既不能重复也不能被修改。</span>换句话说，map 容器中存储的各个键值对不仅键的值独一无二，键的类型也会用 const 修饰，这意味着只要键值对被存储到 map 容器中，其键的值将不能再做任何修改。
<blockquote>
<p>
前面提到，map 容器存储的都是 pair 类型的键值对元素，更确切的说，该容器存储的都是 pair&lt;const K, T&gt; 类型（其中 K 和 T 分别表示键和值的数据类型）的键值对元素。</p>
</blockquote>
map 容器定义在 &lt;map&gt; 头文件中，并位于 std 命名空间中。因此，如果想使用 map 容器，代码中应包含如下语句：
<pre class="cpp">
#include &lt;map&gt;
using namespace std;</pre>
<blockquote>
<p>
注意，第二行代码不是必需的，如果不用，则后续程序中在使用 map 容器时，需手动注明 std 命名空间（强烈建议初学者使用）。</p>
</blockquote>
map 容器的模板定义如下：
<pre class="cpp">
template &lt; class Key, // 指定键（key）的类型
class T, // 指定值（value）的类型
class Compare = less&lt;Key&gt;, // 指定排序规则
class Alloc = allocator&lt;pair&lt;const Key,T&gt; &gt; // 指定分配器对象的类型
&gt; class map;</pre>
可以看到，map 容器模板有 4 个参数，其中后 2 个参数都设有默认值。大多数场景中，我们只需要设定前 2 个参数的值，有些场景可能会用到第 3 个参数，但最后一个参数几乎不会用到。<br />
<h2>
创建C++ map容器的几种方法</h2>
map 容器的模板类中包含多种构造函数，因此创建 map 容器的方式也有多种，下面就几种常用的创建 map 容器的方法，做一一讲解。<br />
<br />
1) 通过调用 map 容器类的默认构造函数，可以创建出一个空的 map 容器，比如：
<pre class="cpp">
std::map&lt;std::string, int&gt;myMap;</pre>
<blockquote>
<p>
如果程序中已经默认指定了 std 命令空间，这里可以省略 <code>std::</code>。</p>
</blockquote>
通过此方式创建出的 myMap 容器，初始状态下是空的，即没有存储任何键值对。鉴于空 map 容器可以根据需要随时添加新的键值对，因此创建空 map 容器是比较常用的。<br />
<br />
2) 当然在创建 map 容器的同时，也可以进行初始化，比如：
<pre class="cpp">
std::map&lt;std::string, int&gt;myMap{ {&quot;C语言教程&quot;,10},{&quot;STL教程&quot;,20} };</pre>
由此，myMap 容器在初始状态下，就包含有 2 个键值对。<br />
<br />
再次强调，map 容器中存储的键值对，其本质都是 pair 类模板创建的 pair 对象。因此，下面程序也可以创建出一模一样的 myMap 容器：<br />
<pre class="cpp">
std::map&lt;std::string, int&gt;myMap{std::make_pair(&quot;C语言教程&quot;,10),std::make_pair(&quot;STL教程&quot;,20)};</pre>
<br />
3) 除此之外，在某些场景中，可以利用先前已创建好的 map 容器，再创建一个新的 map 容器。例如：
<pre class="cpp">
std::map&lt;std::string, int&gt;newMap(myMap);</pre>
由此，通过调用 map 容器的拷贝（复制）构造函数，即可成功创建一个和 myMap 完全一样的 newMap 容器。<br />
<br />
C++ 11 标准中，还为 map 容器增添了移动构造函数。当有临时的 map 对象作为参数，传递给要初始化的 map 容器时，此时就会调用移动构造函数。举个例子：
<pre class="cpp">
#创建一个会返回临时 map 对象的函数
std::map&lt;std::string,int&gt; disMap() {
std::map&lt;std::string, int&gt;tempMap{ {&quot;C语言教程&quot;,10},{&quot;STL教程&quot;,20} };
return tempMap;
}
//调用 map 类模板的移动构造函数创建 newMap 容器
std::map&lt;std::string, int&gt;newMap(disMap());</pre>
<blockquote>
<p>
注意，无论是调用复制构造函数还是调用拷贝构造函数，都必须保证这 2 个容器的类型完全一致。</p>
</blockquote>
<br />
4) map 类模板还支持取已建 map 容器中指定区域内的键值对，创建并初始化新的 map 容器。例如：
<pre class="cpp">
std::map&lt;std::string, int&gt;myMap{ {&quot;C语言教程&quot;,10},{&quot;STL教程&quot;,20} };
std::map&lt;std::string, int&gt;newMap(++myMap.begin(), myMap.end());</pre>
这里，通过调用 map 容器的双向迭代器，实现了在创建 newMap 容器的同时，将其初始化为包含一个 {&quot;STL教程&quot;,20} 键值对的容器。<br />
<blockquote>
<p>
有关 map 容器迭代器，后续章节会做详细讲解。</p>
</blockquote>
<br />
5) 当然，在以上几种创建 map 容器的基础上，我们都可以手动修改 map 容器的排序规则。默认情况下，map 容器调用 std::less&lt;T&gt; 规则，根据容器内各键值对的键的大小，对所有键值对做升序排序。<br />
<br />
因此，如下 2 行创建 map 容器的方式，其实是等价的：
<pre class="cpp">
std::map&lt;std::string, int&gt;myMap{ {&quot;C语言教程&quot;,10},{&quot;STL教程&quot;,20} };
std::map&lt;std::string, int, std::less&lt;std::string&gt; &gt;myMap{ {&quot;C语言教程&quot;,10},{&quot;STL教程&quot;,20} };</pre>
以上 2 中创建方式生成的 myMap 容器，其内部键值对排列的顺序为：
<p class="info-box">
&lt;&quot;C语言教程&quot;, 10&gt;<br />
&lt;&quot;STL教程&quot;, 20&gt;</p>
<br />
下面程序手动修改了 myMap 容器的排序规则，令其作降序排序：
<pre class="cpp">
std::map&lt;std::string, int, std::greater&lt;std::string&gt; &gt;myMap{ {&quot;C语言教程&quot;,10},{&quot;STL教程&quot;,20} };</pre>
此时，myMap 容器内部键值对排列的顺序为：
<p class="info-box">
&lt;&quot;STL教程&quot;, 20&gt;<br />
&lt;&quot;C语言教程&quot;, 10&gt;</p>
<blockquote>
<p>
在某些特定场景中，我们还需要为 map 容器自定义排序规则，此部分知识后续将利用整整一节做重点讲解。</p>
</blockquote>
<h2>
C++ map容器包含的成员方法</h2>
表 1 列出了 map 容器提供的常用成员方法以及各自的功能。<br />
<br />
<table>
<caption>
表 1 C++ map容器常用成员方法</caption>
<tbody>
<tr>
<th>
成员方法</th>
<th>
功能</th>
</tr>
<tr>
<td>
begin()</td>
<td>
返回指向容器中第一个（注意，是已排好序的第一个）键值对的双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。</td>
</tr>
<tr>
<td>
end()</td>
<td>
返回指向容器最后一个元素（注意，是已排好序的最后一个）所在位置后一个位置的双向迭代器，通常和 begin() 结合使用。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。</td>
</tr>
<tr>
<td>
rbegin()</td>
<td>
返回指向最后一个（注意，是已排好序的最后一个）元素的反向双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。</td>
</tr>
<tr>
<td>
rend()</td>
<td>
返回指向第一个（注意，是已排好序的第一个）元素所在位置前一个位置的反向双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。</td>
</tr>
<tr>
<td>
cbegin()</td>
<td>
和 begin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。</td>
</tr>
<tr>
<td>
cend()</td>
<td>
和 end() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。</td>
</tr>
<tr>
<td>
crbegin()</td>
<td>
和 rbegin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。</td>
</tr>
<tr>
<td>
crend()</td>
<td>
和 rend() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。</td>
</tr>
<tr>
<td>
find(key)</td>
<td>
在 map 容器中查找键为 key 的键值对，如果成功找到，则返回指向该键值对的双向迭代器；反之，则返回和 end() 方法一样的迭代器。另外，如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。</td>
</tr>
<tr>
<td>
lower_bound(key)</td>
<td>
返回一个指向当前 map 容器中第一个大于或等于 key 的键值对的双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。</td>
</tr>
<tr>
<td>
upper_bound(key)</td>
<td>
返回一个指向当前 map 容器中第一个大于 key 的键值对的迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。</td>
</tr>
<tr>
<td>
equal_range(key)</td>
<td>
该方法返回一个 pair 对象（包含 2 个双向迭代器），其中 pair.first 和 lower_bound() 方法的返回值等价，pair.second 和 upper_bound() 方法的返回值等价。也就是说，该方法将返回一个范围，该范围中包含的键为 key 的键值对（map 容器键值对唯一，因此该范围最多包含一个键值对）。</td>
</tr>
<tr>
<td>
empty()&nbsp;</td>
<td>
若容器为空，则返回 true；否则 false。</td>
</tr>
<tr>
<td>
size()</td>
<td>
返回当前 map 容器中存有键值对的个数。</td>
</tr>
<tr>
<td>
max_size()</td>
<td>
返回 map 容器所能容纳键值对的最大个数，不同的操作系统，其返回值亦不相同。</td>
</tr>
<tr>
<td>
operator[]</td>
<td>
map容器重载了 [] 运算符，只要知道 map 容器中某个键值对的键的值，就可以向获取数组中元素那样，通过键直接获取对应的值。</td>
</tr>
<tr>
<td>
at(key)</td>
<td>
找到 map 容器中 key 键对应的值，如果找不到，该函数会引发 out_of_range 异常。</td>
</tr>
<tr>
<td>
insert()</td>
<td>
向 map 容器中插入键值对。</td>
</tr>
<tr>
<td>
erase()</td>
<td>
删除 map 容器指定位置、指定键（key）值或者指定区域内的键值对。后续章节还会对该方法做重点讲解。</td>
</tr>
<tr>
<td>
swap()</td>
<td>
交换 2 个 map 容器中存储的键值对，这意味着，操作的 2 个键值对的类型必须相同。</td>
</tr>
<tr>
<td>
clear()</td>
<td>
清空 map 容器中所有的键值对，即使 map 容器的 size() 为 0。</td>
</tr>
<tr>
<td>
emplace()</td>
<td>
在当前 map 容器中的指定位置处构造新键值对。其效果和插入键值对一样，但效率更高。</td>
</tr>
<tr>
<td>
emplace_hint()</td>
<td>
在本质上和 emplace() 在 map 容器中构造新键值对的方式是一样的，不同之处在于，使用者必须为该方法提供一个指示键值对生成位置的迭代器，并作为该方法的第一个参数。</td>
</tr>
<tr>
<td>
count(key)</td>
<td>
在当前 map 容器中，查找键为 key 的键值对的个数并返回。注意，由于 map 容器中各键值对的键的值是唯一的，因此该函数的返回值最大为 1。</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<br />
下面的样例演示了表 1 中部分成员方法的用法：<br />
<pre class="cpp">
#include &lt;iostream&gt;
#include &lt;map&gt; // map
#include &lt;string&gt; // string
using namespace std;
int main() {
//创建空 map 容器，默认根据个键值对中键的值，对键值对做降序排序
std::map&lt;std::string, std::string, std::greater&lt;std::string&gt;&gt;myMap;
//调用 emplace() 方法，直接向 myMap 容器中指定位置构造新键值对
myMap.emplace(&quot;C语言教程&quot;,&quot;http://c.biancheng.net/c/&quot;);
myMap.emplace(&quot;<a href='/python/' target='_blank'>Python</a>教程&quot;, &quot;http://c.biancheng.net/python/&quot;);
myMap.emplace(&quot;STL教程&quot;, &quot;http://c.biancheng.net/stl/&quot;);
//输出当前 myMap 容器存储键值对的个数
cout &lt;&lt; &quot;myMap size==&quot; &lt;&lt; myMap.size() &lt;&lt; endl;
//判断当前 myMap 容器是否为空
if (!myMap.empty()) {
//借助 myMap 容器迭代器，将该容器的键值对逐个输出
<a href='/view/1811.html' target='_blank'>for</a> (auto i = myMap.begin(); i != myMap.end(); ++i) {
cout &lt;&lt; i-&gt;first &lt;&lt; &quot; &quot; &lt;&lt; i-&gt;second &lt;&lt; endl;
}
}
return 0;
}</pre>
程序执行结果为：
<p class="info-box">
myMap size==3<br />
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/<br />
Python教程 http://c.biancheng.net/python/<br />
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/</p>
<blockquote>
<p>
有关表 1 中其它成员函数的用法，后续章节会做详细详解。</p>
</blockquote>
</div>