C++ STL map容器迭代器用法详解

无论是前面学习的序列式容器，还是关联式容器，要想实现遍历操作，就必须要用到该类型容器的迭代器。当然，map 容器也不例外。

C++ STL 标准库为 map 容器配备的是双向迭代器（bidirectional iterator）。这意味着，map 容器迭代器只能进行 ++p、p++、--p、p--、*p 操作，并且迭代器之间只能使用 == 或者 != 运算符进行比较。

值得一提的是，相比序列式容器，map 容器提供了更多的成员方法（如表 1 所示），通过调用它们，我们可以轻松获取具有指定含义的迭代器。 

表 1 中多数的成员方法，诸如 begin()、end() 等，在学习序列式容器时已经多次使用过，它们的功能如图 2 所示。

图 2 表 1 部分成员方法的功能示意图

注意，图中 E_i 表示的是 pair 类对象，即键值对。对于 map 容器来说，每个键值对的键的值都必须保证是唯一的。

下面程序以 begin()/end() 组合为例，演示了如何遍历 map 容器：

#include <iostream>
#include <map>      // pair
#include <string>       // string
using namespace std;

int main() {
    //创建并初始化 map 容器
    std::map<std::string, std::string>myMap{ {"STL教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/"},{"C语言教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/C_language/"} };

    //调用 begin()/end() 组合，遍历 map 容器
    for (auto iter = myMap.begin(); iter != myMap.end(); ++iter) {
        cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
    }
    return 0;
}

程序执行结果为：

读者可自行尝试使用其他组合（如 cbegin()/cend()、 rbegin()/rend() 等）遍历 map 容器。

除此之外，map 类模板中还提供了 find() 成员方法，它能帮我们查找指定 key 值的键值对，如果成功找到，则返回一个指向该键值对的双向迭代器；反之，其功能和 end() 方法相同。

举个例子：

#include <iostream>
#include <map>      // pair
#include <string>       // string
using namespace std;

int main() {
    //创建并初始化 map 容器
    std::map<std::string, std::string>myMap{ {"STL教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/"},
                                             {"C语言教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/C_language/"},
                                             {"Java教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/java/"} };
    //查找键为 "Java教程" 的键值对
    auto iter = myMap.find("Java教程");
    //从 iter 开始，遍历 map 容器
    for (; iter != myMap.end(); ++iter) {
        cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
    }
    return 0;
}

程序执行结果为：

此程序中，创建并初始化的 myMap 容器，默认会根据各键值对中键的值，对各键值对做升序排序，其排序的结果为：

在此基础上，通过调用 find() 方法，我们可以得到一个指向键为 "Java教程" 的键值对的迭代器，由此当使用 for 循环从该迭代器出开始遍历时，就只会遍历到最后 2 个键值对。

同时，map 类模板中还提供有 lower_bound(key) 和 upper_bound(key) 成员方法，它们的功能是类似的，唯一的区别在于：

• lower_bound(key) 返回的是指向第一个键不小于 key 的键值对的迭代器；
• upper_bound(key) 返回的是指向第一个键大于 key 的键值对的迭代器；

下面程序演示了它们的功能：

#include <iostream>
#include <map>      // pair
#include <string>       // string
using namespace std;

int main() {
    //创建并初始化 map 容器
    std::map<std::string, std::string>myMap{ {"STL教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/"},
                                             {"C语言教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/C_language/"},
                                             {"Java教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/java/"} };
    //找到第一个键的值不小于 "Java教程" 的键值对
    auto iter = myMap.lower_bound("Java教程");
    cout << "lower：" << iter->first << " " << iter->second << endl;
   
    //找到第一个键的值大于 "Java教程" 的键值对
    iter = myMap.upper_bound("Java教程");
    cout <<"upper：" << iter->first << " " << iter->second << endl;
    return 0;
}

程序执行结果为：

lower_bound(key) 和 upper_bound(key) 更多用于 multimap 容器，在 map 容器中很少用到。

equal_range(key) 成员方法可以看做是 lower_bound(key) 和 upper_bound(key) 的结合体，该方法会返回一个 pair 对象，其中的 2 个元素都是迭代器类型，其中 pair.first 实际上就是 lower_bound(key) 的返回值，而 pair.second 则等同于 upper_bound(key) 的返回值。

显然，equal_range(key) 成员方法表示的一个范围，位于此范围中的键值对，其键的值都为 key。举个例子：

#include <iostream>
#include <utility>  //pair
#include <map>      // map
#include <string>       // string
using namespace std;

int main() {
    //创建并初始化 map 容器
    std::map<string, string>myMap{ {"STL教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/"},
                                   {"C语言教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/C_language/"},
                                   {"Java教程","http://www.cdsy.xyz/computer/programme/java/"} };
    //创建一个 pair 对象，来接收 equal_range() 的返回值
    pair <std::map<string, string>::iterator, std::map<string, string>::iterator> myPair = myMap.equal_range("C语言教程");
    //通过遍历，输出 myPair 指定范围内的键值对
    for (auto iter = myPair.first; iter != myPair.second; ++iter) {
        cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
    }
    return 0;
}

程序执行结果为：

和 lower_bound(key)、upper_bound(key) 一样，该方法也更常用于 multimap 容器，因为 map 容器中各键值对的键的值都是唯一的，因此通过 map 容器调用此方法，其返回的范围内最多也只有 1 个键值对。