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<h1>C++ STL map容器详解</h1>
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<div class="pre-next-page clearfix"> </div>
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<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 />
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<blockquote>
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<p>
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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>
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</blockquote>
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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<T></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<T></code>），也可以自定义排序规则。<br />
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<p>
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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>
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</blockquote>
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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。
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<blockquote>
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<p>
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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<const K, T> 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>
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</blockquote>
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map 容器定义在 <map> 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：
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<pre class="cpp">
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#include <map>
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using namespace std;</pre>
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<blockquote>
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<p>
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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>
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</blockquote>
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map 容器的模板定义如下：
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<pre class="cpp">
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template < class Key, // 指定键（key）的类型
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class T, // 指定值（value）的类型
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class Compare = less<Key>, // 指定排序规则
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class Alloc = allocator<pair<const Key,T> > // 指定分配器对象的类型
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> class map;</pre>
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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 />
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<h2>
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创建C++ map容器的几种方法</h2>
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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 />
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<br />
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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：
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<pre class="cpp">
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std::map<std::string, int>myMap;</pre>
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<blockquote>
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<p>
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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>
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</blockquote>
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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 />
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<br />
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2) 当然在创建 map 容器的同时，也可以进行初始化，比如：
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<pre class="cpp">
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std::map<std::string, int>myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };</pre>
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由此，myMap 容器在初始状态下，就包含有 2 个键值对。<br />
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<br />
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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 />
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<pre class="cpp">
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std::map<std::string, int>myMap{std::make_pair("C语言教程",10),std::make_pair("STL教程",20)};</pre>
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<br />
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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：
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<pre class="cpp">
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std::map<std::string, int>newMap(myMap);</pre>
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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 />
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<br />
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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：
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<pre class="cpp">
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#创建一个会返回临时 map 对象的函数
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std::map<std::string,int> disMap() {
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std::map<std::string, int>tempMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
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return tempMap;
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}
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//调用 map 类模板的移动构造函数创建 newMap 容器
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std::map<std::string, int>newMap(disMap());</pre>
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<blockquote>
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<p>
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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>
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</blockquote>
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<br />
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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：
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<pre class="cpp">
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std::map<std::string, int>myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
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std::map<std::string, int>newMap(++myMap.begin(), myMap.end());</pre>
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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 {"STL教程",20} 键值对的容器。<br />
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<blockquote>
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<p>
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有关 map 容器迭代器，后续章节会做详细讲解。</p>
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</blockquote>
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<br />
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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<T> 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 />
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<br />
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因此，如下 2 行创建 map 容器的方式，其实是等价的：
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<pre class="cpp">
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std::map<std::string, int>myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
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std::map<std::string, int, std::less<std::string> >myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };</pre>
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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：
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<p class="info-box">
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<"C语言教程", 10><br />
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<"STL教程", 20></p>
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<br />
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下面程序手动修改了 myMap 容器的排序规则，令其作降序排序：
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<pre class="cpp">
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std::map<std::string, int, std::greater<std::string> >myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };</pre>
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此时，myMap 容器内部键值对排列的顺序为：
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<p class="info-box">
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<"STL教程", 20><br />
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<"C语言教程", 10></p>
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<blockquote>
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<p>
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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>
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</blockquote>
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<h2>
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C++ map容器包含的成员方法</h2>
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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 />
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<br />
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<table>
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<caption>
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表 1 C++ map容器常用成员方法</caption>
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<tbody>
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<tr>
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<th>
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成员方法</th>
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||
<th>
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||
功能</th>
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</tr>
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<tr>
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||
<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>
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||
</tr>
|
||
<tr>
|
||
<td>
|
||
empty() </td>
|
||
<td>
|
||
若容器为空，则返回 true；否则 false。</td>
|
||
</tr>
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||
<tr>
|
||
<td>
|
||
size()</td>
|
||
<td>
|
||
返回当前 map 容器中存有键值对的个数。</td>
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||
</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>
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||
<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>
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||
<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>
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||
</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>
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||
</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>
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<br />
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下面的样例演示了表 1 中部分成员方法的用法：<br />
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<pre class="cpp">
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#include <iostream>
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#include <map> // map
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#include <string> // string
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using namespace std;
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int main() {
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//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
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std::map<std::string, std::string, std::greater<std::string>>myMap;
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//调用 emplace() 方法，直接向 myMap 容器中指定位置构造新键值对
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myMap.emplace("C语言教程","http://c.biancheng.net/c/");
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myMap.emplace("<a href='/python/' target='_blank'>Python</a>教程", "http://c.biancheng.net/python/");
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||
myMap.emplace("STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/");
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//输出当前 myMap 容器存储键值对的个数
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cout << "myMap size==" << myMap.size() << endl;
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//判断当前 myMap 容器是否为空
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if (!myMap.empty()) {
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//借助 myMap 容器迭代器，将该容器的键值对逐个输出
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<a href='/view/1811.html' target='_blank'>for</a> (auto i = myMap.begin(); i != myMap.end(); ++i) {
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cout << i->first << " " << i->second << endl;
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}
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||
}
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return 0;
|
||
}</pre>
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||
程序执行结果为：
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<p class="info-box">
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myMap size==3<br />
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||
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/<br />
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Python教程 http://c.biancheng.net/python/<br />
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||
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/</p>
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<blockquote>
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<p>
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||
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>
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</blockquote>
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</div> |