C++ STL set容器完全攻略（超级详细）

前面章节讲解了 map 容器和 multimap 容器的用法，类似地，C++ STL 标准库中还提供有 set 和 multiset 这 2 个容器，它们也属于关联式容器。不过，本节先讲解 set 容器，后续章节再讲解 multiset 容器。

和 map、multimap 容器不同，使用 set 容器存储的各个键值对，要求键 key 和值 value 必须相等。

举个例子，如下有 2 组键值对数据：

显然，第一组数据中各键值对的键和值不相等，而第二组中各键值对的键和值对应相等。对于 set 容器来说，只能存储第 2 组键值对，而无法存储第一组键值对。

基于 set 容器的这种特性，当使用 set 容器存储键值对时，只需要为其提供各键值对中的 value 值（也就是 key 的值）即可。仍以存储上面第 2 组键值对为例，只需要为 set 容器提供 {'a','b','c'} ，该容器即可成功将它们存储起来。

通过前面的学习我们知道，map、multimap 容器都会自行根据键的大小对存储的键值对进行排序，set 容器也会如此，只不过 set 容器中各键值对的键 key 和值 value 是相等的，根据 key 排序，也就等价为根据 value 排序。

另外，使用 set 容器存储的各个元素的值必须各不相同。更重要的是，从语法上讲 set 容器并没有强制对存储元素的类型做 const 修饰，即 set 容器中存储的元素的值是可以修改的。但是，C++ 标准为了防止用户修改容器中元素的值，对所有可能会实现此操作的行为做了限制，使得在正常情况下，用户是无法做到修改 set 容器中元素的值的。

对于初学者来说，切勿尝试直接修改 set 容器中已存储元素的值，这很有可能破坏 set 容器中元素的有序性，最正确的修改 set 容器中元素值的做法是：先删除该元素，然后再添加一个修改后的元素。

值得一提的是，set 容器定义于<set>头文件，并位于 std 命名空间中。因此如果想在程序中使用 set 容器，该程序代码应先包含如下语句：

#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 set 容器时，需手动注明 std 命名空间（强烈建议初学者使用）。

set 容器的类模板定义如下：

template < class T,                        // 键 key 和值 value 的类型
           class Compare = less<T>,        // 指定 set 容器内部的排序规则
           class Alloc = allocator<T>      // 指定分配器对象的类型
           > class set;

注意，由于 set 容器存储的各个键值对，其键和值完全相同，也就意味着它们的类型相同，因此 set 容器类模板的定义中，仅有第 1 个参数用于设定存储数据的类型。

对于 set 类模板中的 3 个参数，后 2 个参数自带默认值，且几乎所有场景中只需使用前 2 个参数，第 3 个参数不会用到。

创建C++ set容器的几种方法

常见的创建 set 容器的方法，大致有以下 5 种。

1) 调用默认构造函数，创建空的 set 容器。比如：

std::set<std::string> myset;

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 set 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 set 容器支持随时向内部添加新的元素，因此创建空 set 容器的方法是经常使用的。

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

std::set<std::string> myset{"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 myset 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) set 类模板中还提供了拷贝（复制）构造函数，可以实现在创建新 set 容器的同时，将已有 set 容器中存储的所有元素全部复制到新 set 容器中。

例如，在第 2 种方式创建的 myset 容器的基础上，执行如下代码：

std::set<std::string> copyset(myset);
//等同于
//std::set<std::string> copyset = myset

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

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

set<string> retSet() {
    std::set<std::string> myset{ "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/java/",
                            "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/",
                            "http://www.cdsy.xyz/computer/programme/Python/" };
    return myset;
}
std::set<std::string> copyset(retSet());
//或者
//std::set<std::string> copyset = retSet();

注意，由于 retSet() 函数的返回值是一个临时 set 容器，因此在初始化 copyset 容器时，其内部调用的是 set 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，set 类模板还支持取已有 set 容器中的部分元素，来初始化新 set 容器。例如：

std::set<std::string> myset{ "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> copyset(++myset.begin(), myset.end());

由此初始化的 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 set 容器，都采用了默认的std::less<T>规则。其实，借助 set 类模板定义中第 2 个参数，我们完全可以手动修改 set 容器中的排序规则。比如：

std::set<std::string,std::greater<string> > myset{
    "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，myset 容器中元素的存储顺序为:

C++ STL set容器包含的成员方法

表 1 列出了 set 容器提供的常用成员方法以及各自的功能。 

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()
{
    //创建空set容器
    std::set<std::string> myset;
    //空set容器不存储任何元素
    cout << "1、myset size = " << myset.size() << endl;
    //向myset容器中插入新元素
    myset.insert("http://www.cdsy.xyz/computer/programme/java/");
    myset.insert("http://www.cdsy.xyz/computer/programme/stl/");
    myset.insert("http://www.cdsy.xyz/computer/programme/Python/");
    cout << "2、myset size = " << myset.size() << endl;
    //利用双向迭代器，遍历myset
    for (auto iter = myset.begin(); iter != myset.end(); ++iter) {
        cout << *iter << endl;
    }
    return 0;
}

程序执行结果为：

有关表 1 中其它成员方法的用法，后续章节会做详细讲解。