C++ STL map容器详解

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 C++ 基本数据类型（int、double 等）、使用结构体或类自定义的类型。

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。

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std::less<T>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 STL 标准库中提供的其它排序规则（比如std::greater<T>），也可以自定义排序规则。

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。

另外需要注意的是，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。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。

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。

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：

#include <map>
using namespace std;

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）。

map 容器的模板定义如下：

template < class Key,                                     // 指定键（key）的类型
           class T,                                       // 指定值（value）的类型
           class Compare = less<Key>,                     // 指定排序规则
           class Alloc = allocator<pair<const Key,T> >    // 指定分配器对象的类型
           > class map;

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。

创建C++ map容器的几种方法

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。

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：

std::map<std::string, int>myMap;

如果程序中已经默认指定了 std 命令空间，这里可以省略 std::。

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。

2) 当然在创建 map 容器的同时，也可以进行初始化，比如：

std::map<std::string, int>myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };

由此，myMap 容器在初始状态下，就包含有 2 个键值对。

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：

std::map<std::string, int>myMap{std::make_pair("C语言教程",10),std::make_pair("STL教程",20)};

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：

std::map<std::string, int>newMap(myMap);

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。

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：

#创建一个会返回临时 map 对象的函数
std::map<std::string,int> disMap() {
    std::map<std::string, int>tempMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
    return tempMap;
}
//调用 map 类模板的移动构造函数创建 newMap 容器
std::map<std::string, int>newMap(disMap());

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。

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：

std::map<std::string, int>myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
std::map<std::string, int>newMap(++myMap.begin(), myMap.end());

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。

有关 map 容器迭代器，后续章节会做详细讲解。

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。

因此，如下 2 行创建 map 容器的方式，其实是等价的：

std::map<std::string, int>myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
std::map<std::string, int, std::less<std::string> >myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };

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：

下面程序手动修改了 myMap 容器的排序规则，令其作降序排序：

std::map<std::string, int, std::greater<std::string> >myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };

此时，myMap 容器内部键值对排列的顺序为：

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。

C++ map容器包含的成员方法

表 1 列出了 map 容器提供的常用成员方法以及各自的功能。 

下面的样例演示了表 1 中部分成员方法的用法：

#include <iostream>
#include <map>      // map
#include <string>       // 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<std::string, std::string, std::greater<std::string>>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("C语言教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/C_language/");
    myMap.emplace("Python教程", "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/Python/");
    myMap.emplace("STL教程", "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/");
    //输出当前 myMap 容器存储键值对的个数
    cout << "myMap size==" << myMap.size() << 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
        for (auto i = myMap.begin(); i != myMap.end(); ++i) {
            cout << i->first << " " << i->second << endl;
        }
    }  
    return 0;
}

程序执行结果为：

有关表 1 中其它成员函数的用法，后续章节会做详细详解。