文章目录
- 1. map
- 概述
- 成员函数
- 创建C++ map容器的几种方法
- 迭代器
- map获取键对应值的几种方法
- map insert()插入数据的4种方式
- map emplace()和emplace_hint()方法
- 2. multimap
- 概述
- 成员函数
- 创建C++ multimap容器的方法
1. map
概述
作为关联式容器的一种，map 容器存储的都是 pair 对象，也就是用 pair 类模板创建的键值对。其中，各个键值对的键和值可以是任意数据类型，包括 C++ 基本数据类型（int、double 等）、结构体或类自定义的类型。
通常情况下，map 容器中存储的各个键值对都选用 string 字符串作为键的类型。
与此同时，在使用 map 容器存储多个键值对时，该容器会自动根据各键值对的键的大小，按照既定的规则进行排序。默认情况下，map 容器选用std::less<T>排序规则（其中 T 表示键的数据类型），其会根据键的大小对所有键值对做升序排序。当然，根据实际情况的需要，我们可以手动指定 map 容器的排序规则，既可以选用 STL 标准库中提供的其它排序规则（比如std::greater<T>），也可以自定义排序规则。
另外需要注意的是，使用 map 容器存储的各个键值对，键的值既不能重复也不能被修改。换句话说，map 容器中存储的各个键值对不仅键的值独一无二，键的类型也会用 const 修饰，这意味着只要键值对被存储到 map 容器中，其键的值将不能再做任何修改。
前面提到，map 容器存储的都是 pair 类型的键值对元素，更确切的说，该容器存储的都是 pair<const K, T> 类型（其中 K 和 T 分别表示键和值的数据类型）的键值对元素。
map 容器定义在 <map> 头文件中，并位于 std 命名空间中。因此，如果想使用 map 容器，代码中应包含如下语句：
#include <map>
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 map 容器时，需手动注明 std 命名空间（建议初学者使用）。
map 容器的模板定义如下：
template < class Key, // 指定键（key）的类型
class T, // 指定值（value）的类型
class Compare = less<Key>, // 指定排序规则
class Alloc = allocator<pair<const Key,T> > // 指定分配器对象的类型
> class map;
可以看到，map 容器模板有 4 个参数，其中后 2 个参数都设有默认值。大多数场景中，我们只需要设定前 2 个参数的值，有些场景可能会用到第 3 个参数，但最后一个参数几乎不会用到。
成员函数
下表出了 map 容器提供的常用成员方法以及各自的功能：
| 成员函数 | 功能 |
|---|---|
| begin() | 返回指向容器中第一个（注意，是已排好序的第一个）键值对的双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| end() | 返回指向容器最后一个元素（注意，是已排好序的最后一个）所在位置后一个位置的双向迭代器，通常和 begin() 结合使用。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| rbegin() | 返回指向最后一个（注意，是已排好序的最后一个）元素的反向双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。 |
| rend() | 返回指向第一个（注意，是已排好序的第一个）元素所在位置前一个位置的反向双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。 |
| cbegin() | 和 begin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| cend() | 和 end() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| crbegin() | 和 rbegin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| crend() | 和 rend() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| find(key) | 在 map 容器中查找键为 key 的键值对，如果成功找到，则返回指向该键值对的双向迭代器；反之，则返回和 end() 方法一样的迭代器。另外，如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| lower_bound(key) | 返回一个指向当前 map 容器中第一个大于或等于 key 的键值对的双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| upper_bound(key) | 返回一个指向当前 map 容器中第一个大于 key 的键值对的迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| equal_range(key) | 该方法返回一个 pair 对象（包含 2 个双向迭代器），其中 pair.first 和 lower_bound() 方法的返回值等价，pair.second 和 upper_bound() 方法的返回值等价。也就是说，该方法将返回一个范围，该范围中包含的键为 key 的键值对（map 容器键值对唯一，因此该范围最多包含一个键值对）。 |
| empty() | 若容器为空，则返回 true；否则 false。 |
| size() | 返回当前 map 容器中存有键值对的个数。 |
| max_size() | 返回 map 容器所能容纳键值对的最大个数，不同的操作系统，其返回值亦不相同。 |
| operator[] | map容器重载了 [] 运算符，只要知道 map 容器中某个键值对的键的值，就可以向获取数组中元素那样，通过键直接获取对应的值。 |
| at(key) | 找到 map 容器中 key 键对应的值，如果找不到，该函数会引发 out_of_range 异常。 |
| insert() | 向 map 容器中插入键值对。 |
| erase() | 删除 map 容器指定位置、指定键（key）值或者指定区域内的键值对。后续章节还会对该方法做重点讲解。 |
| swap() | 交换 2 个 map 容器中存储的键值对，这意味着，操作的 2 个键值对的类型必须相同。 |
| clear() | 清空 map 容器中所有的键值对，即使 map 容器的 size() 为 0。 |
| emplace() | 在当前 map 容器中的指定位置处构造新键值对。其效果和插入键值对一样，但效率更高。 |
| emplace_hint() | 在本质上和 emplace() 在 map 容器中构造新键值对的方式是一样的，不同之处在于，使用者必须为该方法提供一个指示键值对生成位置的迭代器，并作为该方法的第一个参数。 |
| count(key) | 在当前 map 容器中，查找键为 key 的键值对的个数并返回。注意，由于 map 容器中各键值对的键的值是唯一的，因此该函数的返回值最大为 1。 |
创建C++ map容器的几种方法
map 容器的模板类中包含多种构造函数，因此创建 map 容器的方式也有多种，下面介绍几种常用的创建 map 容器的方法。
- 通过调用 map 容器类的默认构造函数，可以创建出一个空的 map 容器，比如：
std::map<std::string, int> myMap;
通过此方式创建出的 myMap 容器，初始状态下是空的，即没有存储任何键值对。鉴于空 map 容器可以根据需要随时添加新的键值对，因此创建空 map 容器是比较常用的。
- 当然在创建 map 容器的同时，也可以进行初始化，比如：
std::map<std::string, int> myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
由此，myMap 容器在初始状态下，就包含有 2 个键值对。
再次强调，map 容器中存储的键值对，其本质都是 pair 类模板创建的 pair 对象。因此，下面程序也可以创建出一模一样的 myMap 容器：
std::map<std::string, int> myMap{std::make_pair("C语言教程",10),std::make_pair("STL教程",20)};
- 除此之外，在某些场景中，可以利用先前已创建好的 map 容器，再创建一个新的 map 容器。例如：
std::map<std::string, int> newMap(myMap);
由此，通过调用 map 容器的拷贝（复制）构造函数，即可成功创建一个和 myMap 完全一样的 newMap 容器。
C++ 11 标准中，还为 map 容器增添了移动构造函数。当有临时的 map 对象作为参数，传递给要初始化的 map 容器时，此时就会调用移动构造函数。举个例子：
// 创建一个会返回临时 map 对象的函数
std::map<std::string,int> disMap() {
std::map<std::string, int>tempMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
return tempMap;
}
// 调用 map 类模板的移动构造函数创建 newMap 容器
std::map<std::string, int> newMap(disMap());
注意，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。
- map 类模板还支持取已建 map 容器中指定区域内的键值对，创建并初始化新的 map 容器。例如：
std::map<std::string, int> myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
std::map<std::string, int> newMap(++myMap.begin(), myMap.end());
这里，通过调用 map 容器的双向迭代器，实现了在创建 newMap 容器的同时，将其初始化为包含一个 {“STL教程”,20} 键值对的容器。
- 当然，在以上几种创建 map 容器的基础上，我们都可以手动修改 map 容器的排序规则。默认情况下，map 容器调用 std::less<T> 规则，根据容器内各键值对的键的大小，对所有键值对做升序排序。因此，如下 2 行创建 map 容器的方式，其实是等价的：
std::map<std::string, int> myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
std::map<std::string, int, std::less<std::string> > myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
以上 2 中创建方式生成的 myMap 容器，其内部键值对排列的顺序为：
<"C语言教程", 10>
<"STL教程", 20>
下面程序手动修改了 myMap 容器的排序规则，令其作降序排序：
std::map<std::string, int, std::greater<std::string> > myMap{ {"C语言教程",10},{"STL教程",20} };
此时，myMap 容器内部键值对排列的顺序为：
<"STL教程", 20>
<"C语言教程", 10>
在某些特定场景中，我们还需要为 map 容器自定义排序规则。
迭代器
无论是前面学习的顺序容器，还是关联容器，要想实现遍历操作，就必须要用到该类型容器的迭代器。当然，map 容器也不例外。
C++ STL 标准库为 map 容器配备的是双向迭代器（bidirectional iterator）。这意味着，map 容器迭代器只能进行 ++p、p++、--p、p--、*p 操作，并且迭代器之间只能使用 == 或者 != 运算符进行比较。
值得一提的是，相比顺序容器，map 容器提供了更多的成员方法（如下表所示），通过调用它们，我们可以轻松获取具有指定含义的迭代器。
| 成员方法 | 功能 |
|---|---|
| begin() | 返回指向容器中第一个（注意，是已排好序的第一个）键值对的双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| end() | 返回指向容器最后一个元素（注意，是已排好序的最后一个）所在位置后一个位置的双向迭代器，通常和 begin() 结合使用。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| rbegin() | 返回指向最后一个（注意，是已排好序的最后一个）元素的反向双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。 |
| rend() | 返回指向第一个（注意，是已排好序的第一个）元素所在位置前一个位置的反向双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。 |
| cbegin() | 和 begin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| cend() | 和 end() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| crbegin() | 和 rbegin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| crend() | 和 rend() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| find(key) | 在 map 容器中查找键为 key 的键值对，如果成功找到，则返回指向该键值对的双向迭代器；反之，则返回和 end() 方法一样的迭代器。另外，如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| lower_bound(key) | 返回一个指向当前 map 容器中第一个大于或等于 key 的键值对的双向迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| upper_bound(key) | 返回一个指向当前 map 容器中第一个大于 key 的键值对的迭代器。如果 map 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| equal_range(key) | 该方法返回一个 pair 对象（包含 2 个双向迭代器），其中 pair.first 和 lower_bound() 方法的返回值等价，pair.second 和 upper_bound() 方法的返回值等价。也就是说，该方法将返回一个范围，该范围中包含的键为 key 的键值对（map 容器键值对唯一，因此该范围最多包含一个键值对）。 |
上表中多数的成员方法，诸如 begin()、end() 等，在学习顺序容器时已经多次使用过，它们的功能如下图所示：
注意，图中 Ei 表示的是 pair 类对象，即键值对。对于 map 容器来说，每个键值对的键的值都必须保证是唯一的。
- 下面程序以 begin()/end() 组合为例，演示如何遍历 map 容器：
#include <iostream>
#include <map> // pair
#include <string> // string
using namespace std;
int main() {
// 创建并初始化 map 容器
std::map<std::string, std::string>myMap{ {"STL教程","http://c.biancheng.net/stl/"},{"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/"} };
// 调用 begin()/end() 组合，遍历 map 容器
for (auto iter = myMap.begin(); iter != myMap.end(); ++iter) {
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
}
return 0;
}
程序执行结果为：
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
- 除此之外，map 类模板中还提供了 find() 成员方法，它能帮我们查找指定 key 值的键值对，如果成功找到，则返回一个指向该键值对的双向迭代器；反之，其功能和 end() 方法相同。举个例子：
#include <iostream>
#include <map> // pair
#include <string> // string
using namespace std;
int main() {
// 创建并初始化 map 容器
std::map<std::string, std::string>myMap{ {"STL教程","http://c.biancheng.net/stl/"},
{"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/"},
{"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"} };
// 查找键为 "Java教程" 的键值对
auto iter = myMap.find("Java教程");
// 从 iter 开始，遍历 map 容器
for (; iter != myMap.end(); ++iter) {
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
}
return 0;
}
程序执行结果为：
Java教程 http://c.biancheng.net/java/
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
此程序中，创建并初始化的 myMap 容器，默认会根据各键值对中键的值，对各键值对做升序排序，其排序的结果为：
<"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/">
<"Java教程","http://c.biancheng.net/java/">
<"STL教程","http://c.biancheng.net/stl/">
在此基础上，通过调用 find() 方法，我们可以得到一个指向键为 “Java教程” 的键值对的迭代器，由此当使用 for 循环从该迭代器出开始遍历时，就只会遍历到最后 2 个键值对。
- 同时，map 类模板中还提供有 lower_bound(key) 和 upper_bound(key) 成员方法，它们的功能是类似的，唯一的区别在于：
- lower_bound(key) 返回的是指向第一个键不小于 key 的键值对的迭代器；
- upper_bound(key) 返回的是指向第一个键大于 key 的键值对的迭代器；
下面程序演示了它们的功能：
#include <iostream>
#include <map> // pair
#include <string> // string
using namespace std;
int main() {
// 创建并初始化 map 容器
std::map<std::string, std::string>myMap{ {"STL教程","http://c.biancheng.net/stl/"},
{"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/"},
{"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"} };
// 找到第一个键的值不小于 "Java教程" 的键值对
auto iter = myMap.lower_bound("Java教程");
cout << "lower：" << iter->first << " " << iter->second << endl;
// 找到第一个键的值大于 "Java教程" 的键值对
iter = myMap.upper_bound("Java教程");
cout <<"upper：" << iter->first << " " << iter->second << endl;
return 0;
}
程序执行结果为：
lower：Java教程 http://c.biancheng.net/java/
upper：STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
lower_bound(key) 和 upper_bound(key) 更多用于 multimap 容器，在 map 容器中很少用到。
- equal_range(key) 成员方法可以看做是 lower_bound(key) 和 upper_bound(key) 的结合体，该方法会返回一个 pair 对象，其中的 2 个元素都是迭代器类型，其中 pair.first 实际上就是 lower_bound(key) 的返回值，而 pair.second 则等同于 upper_bound(key) 的返回值。
显然，equal_range(key) 成员方法表示的是一个范围，位于此范围中的键值对，其键的值都为 key。举个例子：
#include <iostream>
#include <utility> // pair
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main() {
// 创建并初始化 map 容器
std::map<string, string>myMap{ {"STL教程","http://c.biancheng.net/stl/"},
{"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/"},
{"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"} };
// 创建一个 pair 对象，来接收 equal_range() 的返回值
pair <std::map<string, string>::iterator, std::map<string, string>::iterator> myPair = myMap.equal_range("C语言教程");
// 通过遍历，输出 myPair 指定范围内的键值对
for (auto iter = myPair.first; iter != myPair.second; ++iter) {
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
}
return 0;
}
程序执行结果为：
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/
和 lower_bound(key)、upper_bound(key) 一样，该方法也更常用于 multimap 容器，因为 map 容器中各键值对的键的值都是唯一的，因此通过 map 容器调用此方法，其返回的范围内最多也只有 1 个键值对。
map获取键对应值的几种方法
我们知道，map 容器中存储的都是 pair 类型的键值对，但几乎在所有使用 map 容器的场景中，经常要做的不是找到指定的 pair 对象（键值对），而是从该容器中找到某个键对应的值。
注意，使用 map 容器存储的各个键值对，其键的值都是唯一的，因此指定键对应的值最多有 1 个。
庆幸的是，map 容器的类模板中提供了以下 2 种方法，可直接获取 map 容器指定键对应的值。
- map 类模板中对
[]运算符进行了重载，这意味着，类似于借助数组下标可以直接访问数组中元素，通过指定的键，我们可以轻松获取 map 容器中该键对应的值。举个例子：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main() {
// 创建并初始化 map 容器
std::map<std::string, std::string>myMap{ {"STL教程","http://c.biancheng.net/stl/"},
{"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/"},
{"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"} };
string cValue = myMap["C语言教程"];
cout << cValue << endl;
return 0;
}
程序执行结果为：
http://c.biancheng.net/c/
可以看到，在第 11 行代码中，通过指定键的值为 “C语言教程”，借助重载的 [ ] 运算符，就可以在 myMap 容器中直接找到该键对应的值。
注意，只有当 map 容器中确实存有包含该指定键的键值对，借助重载的 [ ] 运算符才能成功获取该键对应的值；反之，若当前 map 容器中没有包含该指定键的键值对，则此时使用 [ ] 运算符将不再是访问容器中的元素，而变成了向该 map 容器中增添一个键值对。其中，该键值对的键用 [ ] 运算符中指定的键，其对应的值取决于 map 容器规定键值对中值的数据类型，如果是基本数据类型，则值为 0；如果是 string 类型，其值为 “”，即空字符串（即使用该类型的默认值作为键值对的值）。举个例子：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main() {
// 创建空 map 容器
std::map<std::string, int>myMap;
int cValue = myMap["C语言教程"];
for (auto i = myMap.begin(); i != myMap.end(); ++i) {
cout << i->first << " "<< i->second << endl;
}
return 0;
}
程序执行结果为：
C语言教程 0
显然，对于空的 myMap 容器来说，其内部没有以 “C语言教程” 为键的键值对，这种情况下如果使用 [ ] 运算符获取该键对应的值，其功能就转变成了向该 myMap 容器中添加一个<"C语言教程",0>键值对（由于 myMap 容器规定各个键值对的值的类型为 int，该类型的默认值为 0）。
实际上，[ ] 运算符确实有“为 map 容器添加新键值对”的功能，但前提是要保证新添加键值对的键和当前 map 容器中已存储的键值对的键都不一样。例如：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main() {
// 创建空 map 容器
std::map<string, string>myMap;
myMap["STL教程"]="http://c.biancheng.net/java/";
myMap["Python教程"] = "http://c.biancheng.net/python/";
myMap["STL教程"] = "http://c.biancheng.net/stl/";
for (auto i = myMap.begin(); i != myMap.end(); ++i) {
cout << i->first << " " << i->second << endl;
}
return 0;
}
程序执行结果为：
Python教程 http://c.biancheng.net/python/
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
注意，程序中第 9 行代码已经为 map 容器添加了一个以 “STL教程” 作为键的键值对，则第 11 行代码的作用就变成了修改该键对应的值，而不再是为 map 容器添加新键值对。
- 除了借助 [ ] 运算符获取 map 容器中指定键对应的值，还可以使用 at() 成员方法。和前一种方法相比，at() 成员方法也需要根据指定的键，才能从容器中找到该键对应的值；不同之处在于，如果在当前容器中查找失败，该方法不会向容器中添加新的键值对，而是直接抛出 out_of_range 异常。举个例子：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main() {
// 创建并初始化 map 容器
std::map<std::string, std::string>myMap{ {"STL教程","http://c.biancheng.net/stl/"},
{"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/"},
{"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"} };
cout << myMap.at("C语言教程") << endl;
// 下面一行代码会引发 out_of_range 异常
// cout << myMap.at("Python教程") << endl;
return 0;
}
程序执行结果为：
http://c.biancheng.net/c/
程序第 11 行代码处，通过 myMap 容器调用 at() 成员方法，可以成功找到键为 “C语言教程” 的键值对，并返回该键对应的值；而第 13 行代码，由于当前 myMap 容器中没有以 “Python教程” 为键的键值对，会导致 at() 成员方法查找失败，并抛出 out_of_range 异常。
- 除了可以直接获取指定键对应的值之外，还可以借助 find() 成员方法间接实现此目的。和以上 2 种方式不同的是，该方法返回的是一个迭代器，即如果查找成功，该迭代器指向查找到的键值对；反之，则指向 map 容器最后一个键值对之后的位置（和 end() 成功方法返回的迭代器一样）。举个例子：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main() {
// 创建并初始化 map 容器
std::map<std::string, std::string>myMap{ {"STL教程","http://c.biancheng.net/stl/"},
{"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/"},
{"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"} };
map< std::string, std::string >::iterator myIter = myMap.find("C语言教程");
cout << myIter->first << " " << myIter->second << endl;
return 0;
}
程序执行结果为：
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/
注意，此程序中如果 find() 查找失败，会导致第 12 行代码运行出错。因为当 find() 方法查找失败时，其返回的迭代器指向的是容器中最后一个键值对之后的位置，即不指向任何有意义的键值对，也就没有所谓的 first 和 second 成员了。
- 如果以上方法都不适用，我们还可以遍历整个 map 容器，找到包含指定键的键值对，进而获取该键对应的值。比如：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main() {
// 创建并初始化 map 容器
std::map<std::string, std::string>myMap{ {"STL教程","http://c.biancheng.net/stl/"},
{"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/"},
{"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"} };
for (auto iter = myMap.begin(); iter != myMap.end(); ++iter) {
// 调用 string 类的 compare() 方法，找到一个键和指定字符串相同的键值对
if (!iter->first.compare("C语言教程")) {
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
}
}
return 0;
}
程序执行结果为：
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/
本节所介绍的几种方法中，仅从“在 map 容器存储的键值对中，获取指定键对应的值”的角度出发，更推荐使用 at() 成员方法，因为该方法既简单又安全。
map insert()插入数据的4种方式
前面讲过，C++ STL map 类模板中对[]运算符进行了重载，即根据使用场景的不同，借助[]运算符可以实现不同的操作。举个例子：
#include <iostream>
#include <map> //map
#include <string> //string
using namespace std;
int main()
{
std::map<string, string> mymap{ {"STL教程","http://c.biancheng.net/java/"} };
// 获取已存储键值对中，指定键对应的值
cout << mymap["STL教程"] << endl;
// 向 map 容器添加新键值对
mymap["Python教程"] = "http://c.biancheng.net/python/";
// 修改 map 容器已存储键值对中，指定键对应的值
mymap["STL教程"] = "http://c.biancheng.net/stl/";
for (auto iter = mymap.begin(); iter != mymap.end(); ++iter) {
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
}
return 0;
}
程序执行结果为：
http://c.biancheng.net/java/
Python教程 http://c.biancheng.net/python/
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
可以看到，当操作对象为 map 容器中已存储的键值对时，则借助 [ ] 运算符，既可以获取指定键对应的值，还能对指定键对应的值进行修改；反之，若 map 容器内部没有存储以 [ ] 运算符内指定数据为键的键值对，则使用 [ ] 运算符会向当前 map 容器中添加一个新的键值对。
实际上，除了使用 [ ] 运算符实现向 map 容器中添加新键值对外，map 类模板中还提供有 insert() 成员方法，该方法专门用来向 map 容器中插入新的键值对。
注意，这里所谓的“插入”，指的是 insert() 方法可以将新的键值对插入到 map 容器中的指定位置，但这与 map 容器会自动对存储的键值对进行排序并不冲突。当使用 insert() 方法向 map 容器的指定位置插入新键值对时，其底层会先将新键值对插入到容器的指定位置，如果其破坏了 map 容器的有序性，该容器会对新键值对的位置进行调整。
自 C++ 11 标准后，insert() 成员方法的用法大致有以下 4 种。
- 无需指定插入位置，直接将键值对添加到 map 容器中。insert() 方法的语法格式有以下 2 种：
// 1、引用传递一个键值对
pair<iterator,bool> insert (const value_type& val);
// 2、以右值引用的方式传递键值对
template <class P>
pair<iterator,bool> insert (P&& val);
其中，val 参数表示键值对变量，同时该方法会返回一个 pair 对象，其中 pair.first 表示一个迭代器，pair.second 为一个 bool 类型变量：
- 如果成功插入 val，则该迭代器指向新插入的 val，bool 值为 true；
- 如果插入 val 失败，则表明当前 map 容器中存有和 val 的键相同的键值对（用 p 表示），此时返回的迭代器指向 p，bool 值为 false。
以上 2 种语法格式的区别在于传递参数的方式不同，即无论是局部定义的键值对变量还是全局定义的键值对变量，都采用普通引用传递的方式；而对于临时的键值对变量，则以右值引用的方式传参。
举个例子：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main()
{
// 创建一个空 map 容器
std::map<string, string> mymap;
// 创建一个真实存在的键值对变量
std::pair<string, string> STL = { "STL教程","http://c.biancheng.net/stl/" };
// 创建一个接收 insert() 方法返回值的 pair 对象
std::pair<std::map<string, string>::iterator, bool> ret;
// 插入 STL，由于 STL 并不是临时变量，因此会以第一种方式传参
ret = mymap.insert(STL);
cout << "ret.iter = <{" << ret.first->first << ", " << ret.first->second << "}, " << ret.second << ">" << endl;
// 以右值引用的方式传递临时的键值对变量
ret = mymap.insert({ "C语言教程","http://c.biancheng.net/c/" });
cout << "ret.iter = <{" << ret.first->first << ", " << ret.first->second << "}, " << ret.second << ">" << endl;
// 插入失败样例
ret = mymap.insert({ "STL教程","http://c.biancheng.net/java/" });
cout << "ret.iter = <{" << ret.first->first << ", " << ret.first->second << "}, " << ret.second << ">" << endl;
return 0;
}
程序执行结果为：
ret.iter = <{STL教程, http://c.biancheng.net/stl/}, 1>
ret.iter = <{C语言教程, http://c.biancheng.net/c/}, 1>
ret.iter = <{STL教程, http://c.biancheng.net/stl/}, 0>
从执行结果中不难看出，程序中共执行了 3 次插入操作，其中成功了 2 次，失败了 1 次：
- 对于插入成功的 insert() 方法，其返回的 pair 对象中包含一个指向新插入键值对的迭代器和值为 1 的 bool 变量。
- 对于插入失败的 insert() 方法，同样会返回一个 pair 对象，其中包含一个指向 map 容器中键为 “STL教程” 的键值对和值为 0 的 bool 变量。
另外，在程序中的第 22 行代码，还可以使用如下 2 种方式创建临时的键值对变量，它们是等价的：
// 调用 pair 类模板的构造函数
ret = mymap.insert(pair<string,string>{ "C语言教程","http://c.biancheng.net/c/" });
// 调用 make_pair() 函数
ret = mymap.insert(make_pair("C语言教程", "http://c.biancheng.net/c/"));
- 除此之外，insert() 方法还支持向 map 容器的指定位置插入新键值对，该方法的语法格式如下：
// 以普通引用的方式传递 val 参数
iterator insert (const_iterator position, const value_type& val);
// 以右值引用的方式传递 val 键值对参数
template <class P>
iterator insert (const_iterator position, P&& val);
其中 val 为要插入的键值对变量。注意，和第 1 种方式的语法格式不同，这里 insert() 方法返回的是迭代器，而不再是 pair 对象：
- 如果插入成功，insert() 方法会返回一个指向 map 容器中已插入键值对的迭代器；
- 如果插入失败，insert() 方法同样会返回一个迭代器，该迭代器指向 map 容器中和 val 具有相同键的那个键值对。
举个例子：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main()
{
// 创建一个空 map 容器
std::map<string, string> mymap;
// 创建一个真实存在的键值对变量
std::pair<string, string> STL = { "STL教程","http://c.biancheng.net/stl/" };
// 指定要插入的位置
std::map<string, string>::iterator it = mymap.begin();
// 向 it 位置以普通引用的方式插入 STL
auto iter1 = mymap.insert(it, STL);
cout << iter1->first << " " << iter1->second << endl;
// 向 it 位置以右值引用的方式插入临时键值对
auto iter2 = mymap.insert(it, std::pair<string, string>("C语言教程", "http://c.biancheng.net/c/"));
cout << iter2->first << " " << iter2->second << endl;
// 插入失败样例
auto iter3 = mymap.insert(it, std::pair<string, string>("STL教程", "http://c.biancheng.net/java/"));
cout << iter3->first << " " << iter3->second << endl;
return 0;
}
程序执行结果为：
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
再次强调，即便指定了新键值对的插入位置，map 容器仍会对存储的键值对进行排序。也可以说，决定新插入键值对位于 map 容器中位置的，不是 insert() 方法中传入的迭代器，而是新键值对中键的值。
- insert() 方法还支持向当前 map 容器中插入其它 map 容器指定区域内的所有键值对，该方法的语法格式如下：
template <class InputIterator>
void insert (InputIterator first, InputIterator last);
其中 first 和 last 都是迭代器，它们的组合<first,last>可以表示某 map 容器中的指定区域。
举个例子：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main()
{
// 创建并初始化 map 容器
std::map<std::string, std::string>mymap{ {"STL教程","http://c.biancheng.net/stl/"},
{"C语言教程","http://c.biancheng.net/c/"},
{"Java教程","http://c.biancheng.net/java/"} };
// 创建一个空 map 容器
std::map<std::string, std::string>copymap;
// 指定插入区域
std::map<string, string>::iterator first = ++mymap.begin();
std::map<string, string>::iterator last = mymap.end();
// 将<first,last>区域内的键值对插入到 copymap 中
copymap.insert(first, last);
// 遍历输出 copymap 容器中的键值对
for (auto iter = copymap.begin(); iter != copymap.end(); ++iter) {
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
}
return 0;
}
程序执行结果为：
Java教程 http://c.biancheng.net/java/p
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
此程序中，<first,last> 指定的区域是从 mumap 容器第 2 个键值对开始，之后所有的键值对，所以 copymap 容器中包含有 2 个键值对。
- 除了以上一种格式外，insert() 方法还允许一次向 map 容器中插入多个键值对，其语法格式为：
void insert ({val1, val2, ...});
其中，vali 都表示的是键值对变量。
举个例子：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main()
{
// 创建空的 map 容器
std::map<std::string, std::string>mymap;
// 向 mymap 容器中添加 3 个键值对
mymap.insert({ {"STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/"},
{ "C语言教程","http://c.biancheng.net/c/" },
{ "Java教程","http://c.biancheng.net/java/" } });
for (auto iter = mymap.begin(); iter != mymap.end(); ++iter) {
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
}
return 0;
}
程序执行结果为：
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/
Java教程 http://c.biancheng.net/java/
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
map emplace()和emplace_hint()方法
学习 map insert() 方法时提到，C++ STL map 类模板中还提供了 emplace() 和 emplace_hint() 成员函数，也可以实现向 map 容器中插入新的键值对。
值得一提的是，实现相同的插入操作，无论是用 emplace() 还是 emplace_hont()，都比 insert() 方法的效率高。
- 和 insert() 方法相比，emplace() 和 emplace_hint() 方法的使用要简单很多，因为它们各自只有一种语法格式。其中，emplace() 方法的语法格式如下：
template <class... Args>
pair<iterator,bool> emplace (Args&&... args);
参数 (Args&&… args) 指的是，这里只需要将创建新键值对所需的数据作为参数直接传入即可，此方法可以自行利用这些数据构建出指定的键值对。另外，该方法的返回值也是一个 pair 对象，其中 pair.first 为一个迭代器，pair.second 为一个 bool 类型变量：
- 当该方法将键值对成功插入到 map 容器中时，其返回的迭代器指向该新插入的键值对，同时 bool 变量的值为 true；
- 当插入失败时，则表明 map 容器中存在具有相同键的键值对，此时返回的迭代器指向此具有相同键的键值对，同时 bool 变量的值为 false。
下面程序演示 emplace() 方法的具体用法：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main()
{
// 创建并初始化 map 容器
std::map<string, string>mymap;
// 插入键值对
pair<map<string, string>::iterator, bool> ret = mymap.emplace("STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/");
cout << "1、ret.iter = <{" << ret.first->first << ", " << ret.first->second << "}, " << ret.second << ">" << endl;
// 插入新键值对
ret = mymap.emplace("C语言教程", "http://c.biancheng.net/c/");
cout << "2、ret.iter = <{" << ret.first->first << ", " << ret.first->second << "}, " << ret.second << ">" << endl;
// 失败插入的样例
ret = mymap.emplace("STL教程", "http://c.biancheng.net/java/");
cout << "3、ret.iter = <{" << ret.first->first << ", " << ret.first->second << "}, " << ret.second << ">" << endl;
return 0;
}
程序执行结果为：
1、ret.iter = <{STL教程, http://c.biancheng.net/stl/}, 1>
2、ret.iter = <{C语言教程, http://c.biancheng.net/c/}, 1>
3、ret.iter = <{STL教程, http://c.biancheng.net/stl/}, 0>
可以看到，程序中共执行了 3 次向 map 容器插入键值对的操作，其中前 2 次都成功了，第 3 次由于要插入的键值对的键和 map 容器中已存在的键值对的键相同，因此插入失败。
- emplace_hint() 方法的功能和 emplace() 类似，其语法格式如下：
template <class... Args>
iterator emplace_hint (const_iterator position, Args&&... args);
显然和 emplace() 语法格式相比，有以下 2 点不同：
- 该方法不仅要传入创建键值对所需要的数据，还需要传入一个迭代器作为第一个参数，指明要插入的位置（新键值对键会插入到该迭代器指向的键值对的前面）；
- 该方法的返回值是一个迭代器，而不再是 pair 对象。当成功插入新键值对时，返回的迭代器指向新插入的键值对；反之，如果插入失败，则表明 map 容器中存有相同键的键值对，返回的迭代器就指向这个键值对。
下面程序演示 emplace_hint() 方法的用法：
#include <iostream>
#include <map> // map
#include <string> // string
using namespace std;
int main()
{
// 创建并初始化 map 容器
std::map<string, string>mymap;
// 指定在 map 容器插入键值对
map<string, string>::iterator iter = mymap.emplace_hint(mymap.begin(),"STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/");
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
iter = mymap.emplace_hint(mymap.begin(), "C语言教程", "http://c.biancheng.net/c/");
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
// 插入失败样例
iter = mymap.emplace_hint(mymap.begin(), "STL教程", "http://c.biancheng.net/java/");
cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
return 0;
}
程序执行结果为：
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
C语言教程 http://c.biancheng.net/c/
STL教程 http://c.biancheng.net/stl/
注意，和 insert() 方法一样，虽然 emplace_hint() 方法指定了插入键值对的位置，但 map 容器为了保持存储键值对的有序状态，可能会移动其位置。
2. multimap
概述
在掌握 C++ STL map 容器的基础上，本节介绍一个和 map 相似的关联容器，即 multimap 容器。
所谓“相似”，指的是 multimap 容器具有和 map 相同的特性，即 multimap 容器也用于存储 pair<const K, T> 类型的键值对（其中 K 表示键的类型，T 表示值的类型），其中各个键值对的键的值不能做修改；并且，该容器也会自行根据键的大小对存储的所有键值对做排序操作。和 map 容器的区别在于，multimap 容器中可以同时存储多（≥2）个键相同的键值对。
和 map 容器一样，实现 multimap 容器的类模板也定义在<map>头文件，并位于 std 命名空间中。因此，在使用 multimap 容器前，程序应包含如下代码：
#include <map>
using namespace std;
multimap 容器类模板的定义如下：
template < class Key, // 指定键（key）的类型
class T, // 指定值（value）的类型
class Compare = less<Key>, // 指定排序规则
class Alloc = allocator<pair<const Key,T> > // 指定分配器对象的类型
> class multimap;
可以看到，multimap 容器模板有 4 个参数，其中后 2 个参数都设有默认值。大多数场景中，我们只需要设定前 2 个参数的值，有些场景可能会用到第 3 个参数，但最后一个参数几乎不会用到。
成员函数
| 成员方法 | 功能 |
|---|---|
| begin() | 返回指向容器中第一个（注意，是已排好序的第一个）键值对的双向迭代器。如果 multimap 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| end() | 返回指向容器最后一个元素（注意，是已排好序的最后一个）所在位置后一个位置的双向迭代器，通常和 begin() 结合使用。如果 multimap 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| rbegin() | 返回指向最后一个（注意，是已排好序的最后一个）元素的反向双向迭代器。如果 multimap 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。 |
| rend() | 返回指向第一个（注意，是已排好序的第一个）元素所在位置前一个位置的反向双向迭代器。如果 multimap 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的反向双向迭代器。 |
| cbegin() | 和 begin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| cend() | 和 end() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| crbegin() | 和 rbegin() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| crend() | 和 rend() 功能相同，只不过在其基础上，增加了 const 属性，不能用于修改容器内存储的键值对。 |
| find(key) | 在 multimap 容器中查找首个键为 key 的键值对，如果成功找到，则返回指向该键值对的双向迭代器；反之，则返回和 end() 方法一样的迭代器。另外，如果 multimap 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| lower_bound(key) | 返回一个指向当前 multimap 容器中第一个大于或等于 key 的键值对的双向迭代器。如果 multimap 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| upper_bound(key) | 返回一个指向当前 multimap 容器中第一个大于 key 的键值对的迭代器。如果 multimap 容器用 const 限定，则该方法返回的是 const 类型的双向迭代器。 |
| equal_range(key) | 该方法返回一个 pair 对象（包含 2 个双向迭代器），其中 pair.first 和 lower_bound() 方法的返回值等价，pair.second 和 upper_bound() 方法的返回值等价。也就是说，该方法将返回一个范围，该范围中包含的键为 key 的键值对。 |
| empty() | 若容器为空，则返回 true；否则 false。 |
| size() | 返回当前 multimap 容器中存有键值对的个数。 |
| max_size() | 返回 multimap 容器所能容纳键值对的最大个数，不同的操作系统，其返回值亦不相同。 |
| insert() | 向 multimap 容器中插入键值对。 |
| erase() | 删除 multimap 容器指定位置、指定键（key）值或者指定区域内的键值对。 |
| swap() | 交换 2 个 multimap 容器中存储的键值对，这意味着，操作的 2 个键值对的类型必须相同。 |
| clear() | 清空 multimap 容器中所有的键值对，使 multimap 容器的 size() 为 0。 |
| emplace() | 在当前 multimap 容器中的指定位置处构造新键值对。其效果和插入键值对一样，但效率更高。 |
| emplace_hint() | 在本质上和 emplace() 在 multimap 容器中构造新键值对的方式是一样的，不同之处在于，使用者必须为该方法提供一个指示键值对生成位置的迭代器，并作为该方法的第一个参数。 |
| count(key) | 在当前 multimap 容器中，查找键为 key 的键值对的个数并返回。 |
和 map 容器相比，multimap 未提供 at() 成员方法，也没有重载 [] 运算符。这意味着，map 容器中通过指定键获取指定指定键值对的方式，将不再适用于 multimap 容器。其实这很好理解，因为 multimap 容器中指定的键可能对应多个键值对，而不再是 1 个。
另外值的一提的是，由于 multimap 容器可存储多个具有相同键的键值对，因此上表中的 lower_bound()、upper_bound()、equal_range() 以及 count() 成员方法会经常用到。
创建C++ multimap容器的方法
multimap 类模板内部提供有多个构造函数，总的来说，创建 multimap 容器的方式可归为以下 5 种。
- 通过调用 multimap 类模板的默认构造函数，可以创建一个空的 multimap 容器：
std::multimap<std::string, std::string> mymultimap;
- 当然，在创建 multimap 容器的同时，还可以进行初始化操作。比如：
// 创建并初始化 multimap 容器
multimap<string, string>mymultimap{ {"C语言教程", "http://c.biancheng.net/c/"},
{"Python教程", "http://c.biancheng.net/python/"},
{"STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/"} };
注意，使用此方式初始化 multimap 容器时，其底层会先将每一个{key, value}创建成 pair 类型的键值对，然后再用已建好的各个键值对初始化 multimap 容器。
实际上，我们完全可以先手动创建好键值对，然后再用其初始化 multimap 容器。下面程序使用了 2 种方式创建 pair 类型键值对，再用其初始化 multimap 容器，它们是完全等价的：
// 借助 pair 类模板的构造函数来生成各个pair类型的键值对
multimap<string, string> mymultimap{
pair<string,string>{"C语言教程", "http://c.biancheng.net/c/"},
pair<string,string>{ "Python教程", "http://c.biancheng.net/python/"},
pair<string,string>{ "STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/"}
};
// 调用 make_pair() 函数，生成键值对元素
// 创建并初始化 multimap 容器
multimap<string, string> mymultimap{
make_pair("C语言教程", "http://c.biancheng.net/c/"),
make_pair("Python教程", "http://c.biancheng.net/python/"),
make_pair("STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/")
};
- 除此之外，通过调用 multimap 类模板的拷贝（复制）构造函数，也可以初始化新的 multimap 容器。例如：
multimap<string, string> newmultimap(mymultimap);
由此，就成功创建一个和 mymultimap 完全一样的 newmultimap 容器。
在 C++ 11 标准中，还为 multimap 类增添了移动构造函数。即当有临时的 multimap 容器作为参数初始化新 multimap 容器时，其底层就会调用移动构造函数来实现初始化操作。举个例子：
// 创建一个会返回临时 multimap 对象的函数
multimap<string, string> dismultimap() {
multimap<string, string>tempmultimap{ {"C语言教程", "http://c.biancheng.net/c/"},{"Python教程", "http://c.biancheng.net/python/"} };
return tempmultimap;
}
// 调用 multimap 类模板的移动构造函数创建 newMultimap 容器
multimap<string, string> newmultimap(dismultimap());
上面程序中，由于 dismultimap() 函数返回的 tempmultimap 容器是一个临时对象，因此在实现初始化 newmultimap 容器时，底层调用的是 multimap 容器的移动构造函数，而不再是拷贝构造函数。
注意，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。
- multimap 类模板还支持从已有 multimap 容器中，选定某块区域内的所有键值对，用作初始化新 multimap 容器时使用。例如：
// 创建并初始化 multimap 容器
multimap<string, string>mymultimap{ {"C语言教程", "http://c.biancheng.net/c/"},
{"Python教程", "http://c.biancheng.net/python/"},
{"STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/"} };
multimap<string, string>newmultimap(++mymultimap.begin(), mymultimap.end());
这里使用了 multimap 容器的迭代器，选取了 mymultimap 容器中的最后 2 个键值对，用于初始化 newmultimap 容器。
- 前面讲到，multimap 类模板共可以接收 4 个参数，其中第 3 个参数可用来修改 multimap 容器内部的排序规则。默认情况下，此参数的值为
std::less<T>，这意味着以下 2 种创建 multimap 容器的方式是等价的：
multimap<char, int> mymultimap{ {'a',1},{'b',2} };
multimap<char, int, std::less<char>> mymultimap{ {'a',1},{'b',2} };
mymultimap 容器中键值对的存储顺序为：
<a,1>
<b,2>
下面程序利用了 STL 模板库提供的std::greater<T>排序函数，实现令 multimap 容器对存储的键值对做降序排序：
multimap<char, int, std::greater<char>> mymultimap{ {'a',1},{'b',2} };
其内部键值对的存储顺序为：
<b,2>
<a,1>
在某些特定场景中，我们还可以为 multimap 容器自定义排序规则。
