C++ STL multiset容器详解

前面章节中，对 set 容器做了详细的讲解。回忆一下，set 容器具有以下几个特性：

• 不再以键值对的方式存储数据，因为 set 容器专门用于存储键和值相等的键值对，因此该容器中真正存储的是各个键值对的值（value）；
• set 容器在存储数据时，会根据各元素值的大小对存储的元素进行排序（默认做升序排序）；
• 存储到 set 容器中的元素，虽然其类型没有明确用 const 修饰，但正常情况下它们的值是无法被修改的；
• set 容器存储的元素必须互不相等。

在此基础上，C++ STL 标准库中还提供有一个和 set 容器相似的关联式容器，即 multiset 容器。所谓“相似”，是指 multiset 容器遵循 set 容器的前 3 个特性，仅在第 4 条特性上有差异。和 set 容器不同的是，multiset 容器可以存储多个值相同的元素。

也就是说，multiset 容器和 set 容器唯一的差别在于，multiset 容器允许存储多个值相同的元素，而 set 容器中只能存储互不相同的元素。

和 set 类模板一样，multiset 类模板也定义在<set>头文件，并位于 std 命名空间中。这意味着，如果想在程序中使用 multiset 容器，该程序代码应包含如下语句：

#include <set>
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 multiset容器时，需手动注明 std 命名空间（强烈建议初学者使用）。

multiset 容器类模板的定义如下所示：

template < class T,                        // 存储元素的类型
           class Compare = less<T>,        // 指定容器内部的排序规则
           class Alloc = allocator<T> >    // 指定分配器对象的类型
           > class multiset;

显然，multiset 类模板有 3 个参数，其中后 2 个参数自带有默认值。值得一提的是，在实际使用中，我们最多只需要使用前 2 个参数即可，第 3 个参数不会用到。

创建C++ multiset容器的方法

创建 multiset 容器，无疑需要调用 multiset 类模板中的构造函数。值得一提的是，multiset 类模板提供的构造函数，和 set 类模板中提供创建 set 容器的构造函数，是完全相同的。这意味着，创建 set 容器的方式，也同样适用于创建 multiset 容器。

考虑到一些读者可能并未系统学习 set 容器，因此这里还是对 multiset 容器的创建做一下详细的介绍。

multiset 类模板中提供了 5 种构造函数，也就代表有 5 种创建 multiset 容器的方式，分别如下。

1) 调用默认构造函数，创建空的 multiset 容器。比如：

std::multiset<std::string> mymultiset;

如果程序中已经默认指定了 std 命令空间，这里可以省略 std::。

由此就创建好了一个 mymultiset 容器，该容器采用默认的std::less<T>规则，会对存储的 string 类型元素做升序排序。

注意，由于 multiset 容器支持随时向内部添加新的元素，因此创建空 multiset 容器的方法比较常用。

2)除此之外，multiset 类模板还支持在创建 multiset 容器的同时，对其进行初始化。例如：

std::multiset<std::string> mymultiset{ "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/java/",
                                       "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/",
                                       "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/Python/" };

由此即创建好了包含 3 个 string 元素的 mymultiset 容器。由于其采用默认的std::less<T>规则，因此其内部存储 string 元素的顺序如下所示：

3) multiset 类模板中还提供了拷贝（复制）构造函数，可以实现在创建新 multiset 容器的同时，将已有 multiset 容器中存储的所有元素全部复制到新 multiset 容器中。

例如，在第 2 种方式创建的 mymultiset 容器的基础上，执行如下代码：

std::multiset<std::string> copymultiset(mymultiset);
//等同于
//std::multiset<std::string> copymultiset = mymultiset;

该行代码在创建 copymultiset 容器的基础上，还会将 mymultiset 容器中存储的所有元素，全部复制给 copymultiset 容器一份。

另外，C++ 11 标准还为 multiset 类模板新增了移动构造函数，其功能是实现创建新 multiset 容器的同时，利用临时的 multiset 容器为其初始化。比如：

multiset<string> retMultiset() {
    std::multiset<std::string> tempmultiset{ "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/java/",
                            "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/",
                            "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/Python/" };
    return tempmultiset;
}
std::multiset<std::string> copymultiset(retMultiset());
//等同于
//std::multiset<std::string> copymultiset = retMultiset();

注意，由于 retMultiset() 函数的返回值是一个临时 multiset 容器，因此在初始化 copymultiset 容器时，其内部调用的是 multiset 类模板中的移动构造函数，而非拷贝构造函数。

显然，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) 在第 3 种方式的基础上，multiset 类模板还支持取已有 multiset 容器中的部分元素，来初始化新 multiset 容器。例如：

std::multiset<std::string> mymultiset{ "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/java/",
                                       "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/",
                                       "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/Python/" };
std::set<std::string> copymultiset(++mymultiset.begin(), mymultiset.end());

以上初始化的 copyset 容器，其内部仅存有如下 2 个 string 字符串：

5) 以上几种方式创建的 multiset 容器，都采用了默认的std::less<T>规则。其实，借助 multiset 类模板定义中的第 2 个参数，我们完全可以手动修改 multiset 容器中的排序规则。

下面样例中，使用了 STL 标准库提供的 std::greater<T> 排序方法，作为 multiset 容器内部的排序规则：

std::multiset<std::string, std::greater<string> > mymultiset{
    "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/java/",
    "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/",
    "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/Python/" };

通过选用std::greater<string>降序规则，mymultiset 容器中元素的存储顺序为:

C++ multiset容器提供的成员方法

multiset 容器提供的成员方法，和 set 容器提供的完全一样，如表 1 所示。 

注意，虽然 multiset 容器和 set 容器拥有的成员方法完全相同，但由于 multiset 容器允许存储多个值相同的元素，因此诸如 count()、find()、lower_bound()、upper_bound()、equal_range()等方法，更常用于 multiset 容器。

下面程序演示了表 1 中部分成员函数的用法：

#include <iostream>
#include <set>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    std::multiset<int> mymultiset{1,2,2,2,3,4,5};
    cout << "multiset size = " << mymultiset.size() << endl;
    cout << "multiset count(2) =" << mymultiset.count(2) << endl;
    //向容器中添加元素 8
    mymultiset.insert(8);
    //删除容器中所有值为 2 的元素
    int num = mymultiset.erase(2);
    cout << "删除了 " << num << " 个元素 2" << endl;
    //输出容器中存储的所有元素
    for (auto iter = mymultiset.begin(); iter != mymultiset.end(); ++iter) {
        cout << *iter << " ";
    }
    return 0;
}

程序执行结果为：

注意，表 1 中大多数成员方法的用法，和 set 容器中相应成员方法的用法是完全一样的，只是调用者不同。因此，如果读者想详细了解表 1 中某个成员方法的用法，可以阅读讲解 set 容器相同成员方法的文章。