C++学习笔记（二）联想容器

概述

C++primer对联想容器的定义如下：

A type that holds a collection of objects that supports efficient lookup by key

实际上，和序列式容器不同，联想容器是考关键字进行搜索的，它的底层实现不是简单的顺序表或链表，而是更加复杂的红黑树，这种数据结构具备顺序表和链表的双重优点，同时拥有很高插入效率和查询效率。并且，与序列式容器不同的还有一点，就是无论是插入，还是删除操作，都不会使以前已经持有的迭代器失效（当然，指向被删除元素的迭代器除外），这主要跟它底层的数据结构的实现有关。

STL支持的联想容器有map,set 以及 multimap,multiset。其中，map维护的是有KEY和VALUE组成的键值对，而set则只存储键。map和set都要求键必须唯一，而 multimap和multiset则是它们的键可以不唯一的版本。

实际上，在unix和linux平台下，都有一个库叫isc，它是C语言的一个包装库。许多人认为直接使用这些函数会比STL map速度快。其实不然，它们的区别不再于算法，而在于内存碎片。如果直接使用这些函数，你需要自己去new一些节点，当节点特别多， 而且进行频繁的删除和插入的时候，内存碎片就会存在，而STL采用自己的Allocator分配内存，以内存池的方式来管理这些内存，会大大减少内存碎 片，从而会提升系统的整体性能。有位叫Winter的前辈在自己的系统中做过测试，他把以前所有直接用isc函数的代码替换成map，程序速度基本一致。当时间运行很长时间后（例如后台服务程序），map的优势就会体现出来。从另外一个方面讲，使用map会大大降低你的编码难度，同时增加程序的可读性。何乐而不为？

map

前面说过， map里存储的实际上是键值对pair,这是一个定义在utility头文件里的数据结构，它有两个公共域，first和second。map是容器，而所有的容器都是可以用迭代器去访问的，需要注意的是，迭代出来的值是pair而不是value。 除了通过迭代器去访问外，map 还可以使用下标运算符，即把key当做索引，从而得到value值。 例如：

map<string, int> my_map;
my_map["hello"] = 3;

需要 注意的是，使用下标运算符去索引value，当 键不存在时 ，它会利用这个键在这个map中插入一个新的键值对，对于value，所使用的是其默认构造函数。这在某些情况下会造成我们不希望看见的副作用，所以，STL同样为我们提供了另外一种索引方式，即find函数，它返回的是与给定键关联 的pair的 迭代器引用，当key不存在时， 则返回off-the-end iterator。如果只是想知道map中是否已经插入了指定的KEY，也可以使用另外一个函数count，它返回的是与指定key对应的pair的数量，对于map，它的返回值只有1和0两种情况，这个函数 在multimap中可能更有用。

对于插入操作，可以直接使用下标运算符，但那样会照成对于新值的重复初始化，更有效的方式实际上是使用insert函数，与下标运算符 不同的是，无论使用哪个版本的insert，如果该键已存在，则会添加失败，而前者则能成功插入，并将旧值替换为新值 。

set

对于set， 它的使用方式基本和map相同，由于它的数据结构里面只存有键，因此，它不支持下标运算符。set在某些方向和序列式容器有些相似，除了操作的效率不同外，它们之间最大的区别就是 由于set要求KEY必须唯一，所以它不会重复的进行插入，如果利用一对vector的迭代器来初始化set，那么里面重复的值将被忽略。例如：

// define a vector with 20 elements, holding two copies of each number from 0 to 9
vector<int> ivec;
for (vector<int>::size_type i = 0; i != 10; ++i) {
ivec.push_back(i);
ivec.push_back(i); // duplicate copies of each number
}
// iset holds unique elements from ivec
set<int> iset(ivec.begin(), ivec.end());
cout << ivec.size() << endl; // prints 20
cout << iset.size() << endl; // prints 10

multimap和multiset

multimap和multiset实际上就是map和set的允许键重复的版本，它们的操作方式和它们的普通版本基本一致。当然，由于他们允许键重复，在一些操作上自然会有所区别。例如，对于multimap,它不能像map那样使用下标运算符，因为它保存的不是一个单独的值。

因为键值不要求唯一，所以对于multimap和multiset，insert函数总能成功的执行，并在相应键下添加上一个新的value（multiset只添加键）。需要注意的是，multimap的设计和map<key, vector>的结构并不类似，multimap只是简单的允许重复键而已，也就是说，如果与某个key有三个关联的value，那么将会有三个pair存在，只是由于红黑树的有序性，它们的迭代序列是连续的而已。