STL关联式容器之set\map ----以STL源码为例

关联式容器的特征：所用元素都会根据元素的键值自动被排序。

set

• STL 中的关联式容器低层数据结构为红黑树，其功能都是调用低层数据结构中提供的相应接口。
• set元的元素不会像map那样同时拥有键（key）和值（value）。
• set元素的键就是值，值就是键，并不允许两个元素有相同的键。
• multiset允许相同键值存在。
• 因为set元素的键和值相等，所以不允许对set元素的值进行修改。（数据结构会根据key对元素进行排序，对value的更改会改变树中元素的排列顺序）。
• set容器提供的迭代器为 const iterator；
  
  set类的声明：

template <class _Key, class _Compare, class _Alloc>
class set;

set类含三个模板参数，键类型_Key，键比较方法_Compare，分配器类型_Alloc；平时经常用到的是第一个模板参数：键类型_Key，如：

set<int> iset={1,2,3,4,5};

另外两个模板参数在特殊的应用场景上会发挥作用。_Compare模板参数可以指定容器中元素的比较方法，根据容器存放元素的大小，可修改内存分配策略_Alloc。这两个参数都可已通过设置set的构造函数参数来进行指定：

  explicit set(const _Compare& __comp,
               const allocator_type& __a = allocator_type())
    : _M_t(__comp, __a) {}

如果set未指定后两个模板参数，则会调用默认版本：

template <class _Key, class _Compare __STL_DEPENDENT_DEFAULT_TMPL(less<_Key>),
          class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Key) >
class set;

map

• map的每个元素都是一个pair<_key,_value>,同时拥有键值对。
• map不允许两个元素的键相同。
• map可以通过迭代器修改元素的值，但不能修改键（会改变元素排列）。map iterator 是一种介于const iterator 和mutable iterator 之间的迭代器。

template <class _Key, class _Tp, class _Compare, class _Alloc>
class map ;

map类有四个类模板参数，分别是：键类型_Key，值类型_Tp，键比较方法_Compare，分配器类型_Alloc；平时经常用到的是前两个模板参数：键类型_Key和值类型_Tp，如：

#include<iostream>
#include<map>

using namespace std;

int main(){
	map<int,string> ismap={{1,"Hello"},{2,"World"}};
	cout<<ismap[1]<<endl;        //Hello
	cout<<ismap[2]<<endl;        //World

	return 0;
}

若不指定后两个参数，则会使用默认模板参数：

template <class _Key, class _Tp,
          class _Compare __STL_DEPENDENT_DEFAULT_TMPL(less<_Key>),
          class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class map;

map的按照键映射值是通过[]运算符来进行的：

  _Tp& operator[](const key_type& __k) {
    iterator __i = lower_bound(__k);
    // __i->first is greater than or equivalent to __k.
    // insert那句，根据键值和实值取出一个元素，由于实值未知，所以产生一个与实值
    // 类型相同的暂时对象替代->value_type(__k,_Tp()),然后将这个元素插入到map里面
    // 此时，__i指向插入之后的新位置的迭代器，然后在返回实值。
    if (__i == end() || key_comp()(__k, (*__i).first))
      __i = insert(__i, value_type(__k, _Tp()));
    return (*__i).second;
  }

该函数首先对键__k进行搜索，若没有找到，则在搜索结束位置插入新的节点。函数返回的是键所对应值的引用，因此，可以对其进行赋值。

multiset和multimap

multiset和multimap的用法和set，map的用法相同，不过它们允许重复的键。对应到源代码上就是，multi版本的插入操作调用红黑树的insert_equal接口，而普通版本则调用insert_unique接口。以multiset为例：

set版本

  pair<iterator,bool> insert(const value_type& __x) {
    pair<typename _Rep_type::iterator, bool> __p = _M_t.insert_unique(__x);
    return pair<iterator, bool>(__p.first, __p.second);
  }

multiset版本

  iterator insert(const value_type& __x) {
    return _M_t.insert_equal(__x);
  }

小结

• map和set是常用的关系型容器，两者内部都使用红黑树作为低层数据结构。类提供的接口都调用红黑树提供的相应接口。是对红黑树类的封装（适配）。
• set和map中的元素都是自动排序的。
• set的元素是键（等于值）。map的元素是键值对（key-value pair）,可以提供键到值的映射功能。
• set中的值（键）不能被修改，map中元素的值可以被修改，而键不能被修改。