使用multimap创建重复键关联容器

在“使用 <map> 库创建关联容器”一文中，我们讨论了标准库中的 map 关联容器。但那只是 map 容器的一部分。标准库还定义了一个 multimap 容器，它与 map 类似，所不同的是它允许重复键。这个属性使得 multimap 比预想的要更有用：比如在电话簿中相同的人可以有两个以上电话号码，文件系统中可以将多个符号链接映射到相同的物理文件，或DNS服务器可以将几个URLs映射到相同的IP地址。在这些场合，你可以象下面这样：

1. // 注: 伪码
2. multimap <string, string> phonebook;
3. phonebook.insert("Harry","8225687"); // 家里电话
4. phonebook.insert("Harry","555123123"); // 单位电话
5. phonebook.insert("Harry"," 2532532532"); // 移动电话

在 multimap 中能存储重复键的能力大大地影响它的接口和使用。那么如何创建非唯一键的关联容器呢？答案是使用在 <map> 库中定义的 multimap 容器。

提出问题

与 map 不同，multimap 可以包含重复键。这就带来一个问题：重载下标操作符如何返回相同键的多个关联值？以下面的伪码为例：

1. string phone=phonebook["Harry];

标准库设计者的解决这个问题方法是从 multimap 中去掉下标操作符。因此，需要用不同的方法来插入和获取元素以及和进行错误处理。

插入

假设你需要开发一个 DNS 后台程序（也就是 Windows 系统中的服务程序），该程序将 IP 地址映射匹配的 URL 串。你知道在某些情况下，相同的 IP 地址要被关联到多个 URLs。这些 URLs 全都指向相同的站点。在这种情况下，你应该使用 multimap，而不是 map。例如：

1. #include <map>
2. #include <string>
3.
4. multimap <string, string> DNS_daemon;

用 insert() 成员函数而不是下标操作符来插入元素。insert()有一个 pair 类型的参数。在“使用 <map> 库创建关联容器”中我们示范了如何使用 make_pair() 辅助函数来完成此任务。你也可以象下面这样使用它：

1. DNS_daemon.insert(make_pair("213.108.96.7","cppzone.com"));

在上面的 insert()调用中，串 “213.108.96.7”是键，“cppzone.com”是其关联的值。以后插入的是相同的键，不同的关联值：

1. DNS_daemon.insert(make_pair("213.108.96.7","cppluspluszone.com"));

因此，DNS_daemon 包含两个用相同键值的元素。注意 multimap::insert() 和 map::insert() 返回的值是不同的。

1. typedef pair <const Key, T> value_type;
2. iterator
3. insert(const value_type&); // #1 multimap
4.
5. pair <iterator, bool>
6. insert(const value_type&); // #2 map

multimap::insert()成员函数返回指向新插入元素的迭代指针，也就是 iterator（multimap::insert()总是能执行成功）。但是 map::insert() 返回 pair<iterator, bool>，此处 bool 值表示插入操作是否成功。

查找单个值

与 map 类似，multimap 具备两个版本重载的 find()成员函数：

1. iterator find(const key_type& k);
2. const_iterator find(const key_type& k) const;

find(k) 返回指向第一个与键 k 匹配的 pair 的迭代指针，这就是说，当你想要检查是否存在至少一个与该键关联的值时，或者只需第一个匹配时，这个函数最有用。例如：

01. typedef multimap <string, string> mmss;
02. void func(const mmss & dns)
03. {
04. mmss::const_iterator cit=dns.find("213.108.96.7");
05. if (cit != dns.end())
06. cout <<"213.108.96.7 found" <<endl;
07. else
08. cout <<"not found" <<endl;
09. }

处理多个关联值

count(k) 成员函数返回与给定键关联的值得数量。下面的例子报告了有多少个与键 “213.108.96.7” 关联的值：

1. cout<<dns.count("213.108.96.7") //output: 2
2. <<" elements associated"<<endl;

为了存取 multimap 中的多个值，使用 equal_range()、lower_bound()和 upper_bound()成员函数：

equal_range(k)：该函数查找所有与 k 关联的值。返回迭代指针的 pair，它标记开始和结束范围。下面的例子显示所有与键“213.108.96.7”关联的值：

1. typedef multimap <string, string>::const_iterator CIT;
2. typedef pair<CIT, CIT> Range;
3. Range range=dns.equal_range("213.108.96.7");
4. for(CIT i=range.first; i!=range.second; ++i)
5. cout << i->second << endl; //output: cpluspluszone.com
6. // cppzone.com

lower_bound() 和 upper_bound()：lower_bound(k) 查找第一个与键 k 关联的值，而 upper_bound(k) 是查找第一个键值比 k 大的元素。下面的例子示范用 upper_bound()来定位第一个其键值大于“213.108.96.7”的元素。通常，当键是一个字符串时，会有一个词典编纂比较：

1. dns.insert(make_pair("219.108.96.70", "pythonzone.com"));
2. CIT cit=dns.upper_bound("213.108.96.7");
3. if (cit!=dns.end()) //found anything?
4. cout<<cit->second<<endl; //display: pythonzone.com

如果你想显示其后所有的值，可以用下面这样的循环：

01. // 插入有相同键的多个值
02. dns.insert(make_pair("219.108.96.70","pythonzone.com"));
03. dns.insert(make_pair("219.108.96.70","python-zone.com"));
04.
05. // 获得第一个值的迭代指针
06. CIT cit=dns.upper_bound("213.108.96.7");
07.
08. // 输出: pythonzone.com，python-zone.com
09. while(cit!=dns.end())
10. {
11. 　　　cout<<cit->second<<endl;
12. 　　　++cit;
13. }

结论

虽然 map 和 multimap 具有相同的接口，其重要差别在于重复键，设计和使用要区别对待。此外，还要注意每个容器里 insert()成员函数的细微差别。