详解修改关联式容器中键值对的键

通过前面的学习，读者已经掌握了所有关联式容器（包括 map、multimap、set 和 multiset）的特性和用法。其中需要指出的是，对于如何修改容器中某个键值对的键，所有关联式容器可以采用同一种解决思路，即先删除该键值对，然后再向容器中添加修改之后的新键值对。

那么，是否可以不删除目标键值对，而直接修改它的键呢？接下来就围绕此问题，给读者展开详细的讲解。

首先可以明确的是，map 和 multimap 容器只能采用“先删除，再添加”的方式修改某个键值对的键。原因很简单，C++ STL 标准中明确规定，map 和 multimap 容器用于存储类型为 pair<const K, V> 的键值对。显然，只要目标键值对存储在当前容器中，键的值就无法被修改。

举个例子：

map<int, int> mymap{ {1,10},{2,20} };
//map 容器的键为 const 类型，不能被修改
mymap.begin()->first = 100;

multimap<int, int> mymultimap{ {10,100},{20,200} };
//multimap 容器的键为 const 类型，同样不能被修改
mymultimap.begin()->first = 100;

其中，第 3 行代码试图直接将 mymap 容器中 {1,10} 的键改为 100，同样第 7 行代码试图直接将 mymultimap 容器中 {10,100} 的键改为 100，它们都是不能通过编译的。

正如上面例子中演示的那样，直接修改 map 或 multimap 容器中某个键值对的键是行不通的。但对于 set 或者 multiset 容器来说，却是可行的。

和 map、multimap 不同，C++ STL 标准中并没有用 const 限定 set 和 multiset 容器中存储元素的类型。换句话说，对于 set<T> 或者 multiset<T> 类型的容器，其存储元素的类型是 T 而不是 const T。

事实上，对 set 和 multiset 容器中的元素类型作 const 修饰，是违背常理的。举个例子，假设我们使用 set 容器存储多个学生信息，如下是一个表示学生的类：

class student {
public:
    student(string name, int id, int age) :name(name), id(id), age(age) {
    }
    const int& getid() const {
        return id;
    }
    void setname(const string name){
        this->name = name;
    }
    string getname() const{
        return  name;
    }
    void setage(int age){
        this->age = age;
    }
    int getage() const{
        return  age;
    }
private:
    string name;
    int id;
    int age;
};

在创建 set 容器之前，我们还需要为其设计一个排序规则，这里假定以每个学生的 id 做升序排序，其排序规则如下：

class cmp {
public:
    bool operator ()(const student &stua, const student &stub) {
        //按照字符串的长度，做升序排序(即存储的字符串从短到长)
        return  stua.getid() < stub.getid();
    }
};

做完以上所有的准备工作后，就可以创建一个可存储 student 对象的 set 容器了，比如：

set<student, cmp> myset{ {"zhangsan",10,20},{"lisi",20,21},{"wangwu",15,19} };

由此创建的 myset 容器中，存储的数据依次为：

注意，set 容器中每个元素也可以看做是键和值相等的键值对，但对于这里的 myset 容器来说，其实每个 student 对象的 id 才是真正的键，其它信息（name 和 age）只不过是和 id 绑定在一起而已。因此，在不破坏 myset 容器中元素的有序性的前提下（即不修改每个学生的 id），学生的其它信息是应该允许修改的，但有一个前提，即 myset 容器中存储的各个 student 对象不能被 const 修饰（这也是 set 容器中的元素类型不能被 const 修饰的原因）。

总之，set 和 multiset 容器的元素类型没有用 const 修饰。所以从语法的角度分析，我们可以直接修改容器中元素的值，但一定不要修改元素的键。

例如，在已创建好的 myset 容器的基础上，如下代码尝试修改 myset 容器中某个学生的 name 名字：

set<student>::iterator iter = mymap.begin();
(*iter).setname("xiaoming");

注意，如果读者运行代码会发现，它也是无法通过编译的。

虽然 C++ STL 标准没有用 const 修饰 set 或者 multiset 容器中元素的类型，但也做了其它工作来限制用户修改容器的元素。例如上面代码中，*iter 会调用 operator*，其返回的是一个 const T& 类型元素。这意味着，C++ STL 标准不允许用户借助迭代器来直接修改 set 或者 multiset 容器中的元素。

那么，如何才能正确修改 set 或 multiset 容器中的元素呢？最直接的方式就是借助 const_cast 运算符，该运算符可以去掉指针或者引用的 const 限定符。

有关 const_cast 运算符的用法，由于不是本节重点，这里不再做详细讲解，有兴趣的读者可自行查阅相关资料。

比如，我们只需要借助 const_cast 运算符对上面程序稍作修改，就可以运行成功：

set<student>::iterator iter = mymap.begin();
const_cast<student&>(*iter).setname("xiaoming");

由此，mymap 容器中的 {"zhangsan",10,20} 就变成了 {"xiaoming",10,20}。

再次强调，虽然使用 const_cast 能直接修改 set 或者 multiset 容器中的元素，但一定不要修改元素的键！如果要修改，只能采用“先删除，再添加”的方式。另外，不要试图以同样的方式修改 map 或者 multimap 容器中键值对的键，这违反了 C++ STL 标准的规定。

总结

总的来说，map 和 multimap 容器中元素的键是无法直接修改的，但借助 const_cast，我们可以直接修改 set 和 multiset 容器中元素的非键部分。

为了加深读者的理解，如下是和本节内容相关的完整程序，读者可直接拷贝下来：

#include<iostream>
#include<set>
#include<string>
using namespace std;
class student {
public:
    student(string name, int id, int age) :name(name), id(id), age(age) {
    }
    const int& getid() const {
        return id;
    }
    void setname(const string name){
        this->name = name;
    }
    string getname() const{
        return  name;
    }
    void setage(int age){
        this->age = age;
    }
    int getage() const{
        return  age;
    }
    void display()const {
        cout << id << " " << name << " " << age << endl;
    }
private:
    string name;
    int id;
    int age;
};
//自定义 myset 容器的排序规则
class cmp {
public:
    bool operator ()(const student &stua, const student &stub) {
        //按照字符串的长度，做升序排序(即存储的字符串从短到长)
        return  stua.getid() < stub.getid();
    }
};

int main() {
    set<student, cmp> mymap{ {"zhangsan",10,20},{"lisi",20,21},{"wangwu",15,19} };

    set<student>::iterator iter = mymap.begin();
    //直接将 {"zhangsan",10,20} 中的 "zhangsan" 修改为 "xiaoming"
    const_cast<student&>(*iter).setname("xiaoming");
   
    while (iter != mymap.end()) {
        (*iter).display();
        ++iter;
    }
    return 0;
}

程序执行结果为：