12 STL【unordered_map介绍】【unordered_map获取/添加/删除元素 成员函数】【unordered_multimap】【unordered_set】

0 - 前言

C++ STL unordered_map容器用法详解

1 - unordered_map成员函数

unordered_map 容器在<unordered_map>头文件中

成员函数为：

关于桶（bucket）和负载因子的知识，参阅：C++ STL无序容器底层实现原理（深度剖析）

在操作 unordered_map 容器过程（尤其是向容器中添加新键值对）中，一旦当前容器的负载因子超过最大负载因子（默认值为 1.0），该容器就会适当增加桶的数量（通常是翻一倍），并自动执行 rehash() 成员方法，重新调整各个键值对的存储位置（此过程又称“重哈希”），此过程很可能导致之前创建的迭代器失效。

2 - unordered_map迭代器

C++ STL 标准库中，unordered_map 容器迭代器的类型为前向迭代器（又称正向迭代器）。这意味着，假设 p 是一个前向迭代器，则其只能进行 *p、p++、++p 操作，且 2 个前向迭代器之间只能用 == 和 != 运算符做比较。

值得一提的是，equal_range(key) 很少用于 unordered_map 容器，因为该容器中存储的都是键不相等的键值对，即便调用该成员方法，得到的 2 个迭代器所表示的范围中，最多只包含 1 个键值对。事实上，该成员方法更适用于 unordered_multimap 容器（该容器后续章节会做详细讲解）。

3 - unordered_map获取元素

1. unordered_map 容器类模板中，实现了对 [ ] 运算符的重载，使得我们可以像“利用下标访问普通数组中元素”那样，通过目标键值对的键获取到该键对应的值。需要注意的是，如果当前容器中并没有存储以 [ ] 运算符内指定的元素作为键的键值对，则此时 [ ] 运算符的功能将转变为：向当前容器中添加以目标元素为键的键值对。

//创建空 umap 容器
unordered_map<string, string> umap;
//[] 运算符在 = 右侧
string str = umap["STL教程"];
//[] 运算符在 = 左侧
umap["C教程"] = "http://c.biancheng.net/c/";

for (auto iter = umap.begin(); iter != umap.end(); ++iter) {
    
    
    cout << iter->first << " " << iter->second << endl;
}

可以看到，当使用 [ ] 运算符向 unordered_map 容器中添加键值对时，分为 2 种情况：

1. 当 [ ] 运算符位于赋值号（=）右侧时，则新添加键值对的键为 [ ] 运算符内的元素，其值为键值对要求的值类型的默认值（string 类型默认值为空字符串）；
2. 当 [ ] 运算符位于赋值号（=）左侧时，则新添加键值对的键为 [ ] 运算符内的元素，其值为赋值号右侧的元素。

2. unordered_map 类模板中，还提供有 at() 成员方法，和使用 [ ] 运算符一样，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。

3. 运算符和 at() 成员方法基本能满足大多数场景的需要。除此之外，还可以借助 unordered_map 模板中提供的 find() 成员方法。

和前面方法不同的是，通过 find() 方法得到的是一个正向迭代器，该迭代器的指向分以下 2 种情况：

1. 当 find() 方法成功找到以指定元素作为键的键值对时，其返回的迭代器就指向该键值对；
2. 当 find() 方法查找失败时，其返回的迭代器和 end() 方法返回的迭代器一样，指向容器中最后一个键值对之后的位置。

4. 除了 find() 成员方法之外，甚至可以借助 begin()/end() 或者 cbegin()/cend()，通过遍历整个容器中的键值对来找到目标键值对。

//创建 umap 容器
unordered_map<string, string> umap{
    
    
    {
    
    "Python教程","http://c.biancheng.net/python/"},
    {
    
    "Java教程","http://c.biancheng.net/java/"},
    {
    
    "Linux教程","http://c.biancheng.net/linux/"} };
//遍历整个容器中存储的键值对
for (auto iter = umap.begin(); iter != umap.end(); ++iter) {
    
    
    //判断当前的键值对是否就是要找的
    if (!iter->first.compare("Java教程")) {
    
    
        cout << iter->second << endl;
        break;
    }
}

4 - unordered_map insert()

为了方便用户向已建 unordered_map 容器中添加新的键值对，该容器模板中提供了 insert() 方法

unordered_map 模板类中，提供了多种语法格式的 insert() 方法，根据功能的不同，可划分为以下几种用法。

1. insert() 方法可以将 pair 类型的键值对元素添加到 unordered_map 容器中，其语法格式有 2 种：

//以普通方式传递参数
pair<iterator,bool> insert ( const value_type& val );
//以右值引用的方式传递参数
template <class P>
    pair<iterator,bool> insert ( P&& val );

以上 2 种格式中，参数 val 表示要添加到容器中的目标键值对元素；该方法的返回值为 pair类型值，内部包含一个 iterator 迭代器和 bool 变量：

• 当 insert() 将 val 成功添加到容器中时，返回的迭代器指向新添加的键值对，bool 值为 True；
• 当 insert() 添加键值对失败时，意味着当前容器中本就存储有和要添加键值对的键相等的键值对，这种情况下，返回的迭代器将指向这个导致插入操作失败的迭代器，bool 值为 False。

//创建空 umap 容器
unordered_map<string, string> umap;
//构建要添加的键值对
std::pair<string, string>mypair("STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/");
//创建接收 insert() 方法返回值的pair类型变量
std::pair<unordered_map<string, string>::iterator, bool> ret;
//调用 insert() 方法的第一种语法格式
ret = umap.insert(mypair);

//调用 insert() 方法的第二种语法格式
ret = umap.insert(std::make_pair("Python教程","http://c.biancheng.net/python/"));

2. 除此之外，insert() 方法还可以指定新键值对要添加到容器中的位置，其语法格式如下：

//以普通方式传递 val 参数
iterator insert ( const_iterator hint, const value_type& val );
//以右值引用方法传递 val 参数
template <class P>
    iterator insert ( const_iterator hint, P&& val );

以上 2 种语法格式中，hint 参数为迭代器，用于指定新键值对要添加到容器中的位置；val 参数指的是要添加容器中的键值对；方法的返回值为迭代器：

• 如果 insert() 方法成功添加键值对，该迭代器指向新添加的键值对；
• 如果 insert() 方法添加键值对失败，则表示容器中本就包含有相同键的键值对，该方法返回的迭代器就指向容器中键相同的键值对；

注意，以上 2 种语法格式中，虽然通过 hint 参数指定了新键值对添加到容器中的位置，但该键值对真正存储的位置，并不是 hint 参数说了算，最终的存储位置仍取决于该键值对的键的值。

3. insert() 方法还支持将某一个 unordered_map 容器中指定区域内的所有键值对，复制到另一个 unordered_map 容器中，其语法格式如下

template <class InputIterator>
    void insert ( InputIterator first, InputIterator last );

其中 first 和 last 都为迭代器，[first, last)表示复制其它 unordered_map 容器中键值对的区域

4. 除了以上 3 种方式，insert() 方法还支持一次向 unordered_map 容器添加多个键值对，其语法格式如下：

void insert ( initializer_list<value_type> il );

其中，il 参数指的是可以用初始化列表的形式指定多个键值对元素。

//创建空的 umap 容器
unordered_map<string, string> umap;
//向 umap 容器同时添加多个键值对
umap.insert({
    
     {
    
    "STL教程","http://c.biancheng.net/stl/"},
             {
    
    "Python教程","http://c.biancheng.net/python/"},
             {
    
    "Java教程","http://c.biancheng.net/java/"} });

5 - unordered_map emplace() emplace_hint()

实现向已有 unordered_map 容器中添加新键值对，可以通过调用 insert() 方法，但其实还有更好的方法，即使用 emplace() 或者 emplace_hint() 方法，它们完成“向容器中添加新键值对”的效率，要比 insert() 方法高。

template <class... Args>
    pair<iterator, bool> emplace ( Args&&... args );

参数 args 表示可直接向该方法传递创建新键值对所需要的 2 个元素的值，其中第一个元素将作为键值对的键，另一个作为键值对的值。也就是说，该方法无需我们手动创建键值对，其内部会自行完成此工作。

另外需要注意的是，该方法的返回值为 pair 类型值，其包含一个迭代器和一个 bool 类型值：

• 当 emplace() 成功添加新键值对时，返回的迭代器指向新添加的键值对，bool 值为 True；
• 当 emplace() 添加新键值对失败时，说明容器中本就包含一个键相等的键值对，此时返回的迭代器指向的就是容器中键相同的这个键值对，bool 值为 False。

//创建 umap 容器
unordered_map<string, string> umap;
//定义一个接受 emplace() 方法的 pair 类型变量
pair<unordered_map<string, string>::iterator, bool> ret;
//调用 emplace() 方法
ret = umap.emplace("STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/");

emplace_hint() 方法的语法格式如下：

template <class... Args>
    iterator emplace_hint ( const_iterator position, Args&&... args );

和 emplace() 方法相同，emplace_hint() 方法内部会自行构造新键值对，因此我们只需向其传递构建该键值对所需的 2 个元素（第一个作为键，另一个作为值）即可。不同之处在于：

• emplace_hint() 方法的返回值仅是一个迭代器，而不再是 pair 类型变量。当该方法将新键值对成功添加到容器中时，返回的迭代器指向新添加的键值对；反之，如果添加失败，该迭代器指向的是容器中和要添加键值对键相同的那个键值对。
• emplace_hint() 方法还需要传递一个迭代器作为第一个参数，该迭代器表明将新键值对添加到容器中的位置。需要注意的是，新键值对添加到容器中的位置，并不是此迭代器说了算，最终仍取决于该键值对的键的值。

//创建 umap 容器
unordered_map<string, string> umap;
//定义一个接受 emplace_hint() 方法的迭代器
unordered_map<string,string>::iterator iter;
//调用 empalce_hint() 方法
iter = umap.emplace_hint(umap.begin(),"STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/");

6 - unordered_map删除元素

C++ STL 标准库为了方便用户可以随时删除 unordered_map 容器中存储的键值对，unordered_map 容器类模板中提供了以下 2 个成员方法：

• erase()：删除 unordered_map 容器中指定的键值对；
• clear()：删除 unordered_map 容器中所有的键值对，即清空容器。

1. erase() 方法可以接受一个正向迭代器，并删除该迭代器指向的键值对。

iterator erase ( const_iterator position );

position 为指向容器中某个键值对的迭代器，该方法会返回一个指向被删除键值对之后位置的迭代器。

注意，如果erase()方法删除的是容器存储的最后一个键值对，则该方法返回的迭代器，将指向容器中最后一个键值对之后的位置（等同于 end() 方法返回的迭代器）。

2. 我们还可以直接将要删除键值对的键作为参数直接传给 erase() 方法，该方法会自行去 unordered_map 容器中找和给定键相同的键值对，将其删除。erase() 方法的语法格式如下

size_type erase ( const key_type& k );

k 表示目标键值对的键；该方法会返回一个整数，其表示成功删除的键值对的数量

//创建 umap 容器
unordered_map<string, string> umap{
    
    
    {
    
    "STL教程", "http://c.biancheng.net/stl/"},
    {
    
    "Python教程", "http://c.biancheng.net/python/"},
    {
    
    "Java教程", "http://c.biancheng.net/java/"} }; 
int delNum = umap.erase("Python教程");

3. 除了支持删除 unordered_map 容器中指定的某个键值对，erase() 方法还支持一次删除指定范围内的所有键值对

iterator erase ( const_iterator first, const_iterator last );

first 和 last 都是正向迭代器，[first, last) 范围内的所有键值对都会被 erase() 方法删除；同时，该方法会返回一个指向被删除的最后一个键值对之后一个位置的迭代器

在个别场景中，可能需要一次性删除 unordered_map 容器中存储的所有键值对，可以使用 clear() 方法

7 - unordered_multimap

和 unordered_map 容器相比，unordered_multimap 容器的类模板中没有重载 [ ] 运算符，也没有提供 at() 成员方法，除此之外它们完全一致

没有提供 [ ] 运算符和 at() 成员方法，意味着 unordered_multimap 容器无法通过指定键获取该键对应的值，因为该容器允许存储多个键相等的键值对，每个指定的键可能对应多个不同的值。

unordered_multimap成员函数

8 - unordered_set

unordered_set成员函数

此容器模板类中没有重载 [ ] 运算符，也没有提供 at() 成员方法。不仅如此，由于 unordered_set 容器内部存储的元素值不能被修改，因此无论使用那个迭代器方法获得的迭代器，都不能用于修改容器中元素的值。