C++｜STL map的operator[]的底層實現及其使用

首先我們都知道STL中的map的operator[]可以通過key值找到對應的value值的：

<code>#include <iostream>
#include /<iostream>/<code>

這裡我們要了解map模板類operator[]的底層實現，首先要了解一下map模板類的數據成員和成員函數。（參考：http://www.cplusplus.com/reference/map/map/）

如：

<code>key_type： The first template parameter (Key)
mapped_type： The second template parameter (T)
value_type： pair<const> 

operator[]()：Access element (public member function )
insert()：Insert elements (public member function )/<const>/<code>

其中operator[]()的實現原型：

（參考：http://www.cplusplus.com/reference/map/map/operator[]/）

<code>mapped_type& operator[] (const key_type& k)
{
    return (*((this->insert(make_pair(k,mapped_type()))).first)).second;
}/<code>

那我們可以發現其實operator[]底層是用insert()來實現的。

（參考：http://www.cplusplus.com/reference/map/map/operator[]/）

那麼inset()的返回值又是什麼呢？我們一起來看看insert()的函數原型：

<code>pair<iterator> insert (const value_type& val);/<iterator>/<code>

cplusplus網站對insert的返回值是這樣解釋的：

The single element versions (1) return a pair, with its member pair::first set to an iterator pointing to either the newly inserted element or to the element with an equivalent key in the map. The pair::second element in the pair is set to true if a new element was inserted or false if an equivalent key already existed.

inset的返回值其實是一個pair，這個pair的key值其實是一個迭代器，這個迭代器是指向新插入這個位置的value_type，value值其實是一個bool值，表示插入成功還是失敗，原來沒有這個key值插入會成功返回true，已經存在這個key值插入會失敗，返回false。

我們再回頭看看這個operator[]的底層實現：

make_pair(k,mapped_type())（紅色框框）：表示創建了一個pair，這個pair的key值為傳參傳過來的k，value是一個mapped_type的value，暫時為空待定。

insert(make_pair(k,mapped_type()))（綠色框框）：調用insert插入這個pair。插入這個pair會返回一個pair。pair的第一個值就是這個位置的迭代器，但是因為這個key值已經存在了，因此pair的value為false。

(this->insert(make_pair(k,mapped_type()))).first（粉色框框）：this指針取到這個pair的first，就是我們剛剛看到的insert的返回值pair的key值，也就是插入位置的迭代器。

最後解引用迭代器之後再取到這個位置pair的second值，也就是這個位置的value值。然後函數的返回值為mapped_type的引用，因為是引用，所以可以做為左值而更新其value。

綜上所述，operator[]返回的是這個key值所對應的value的引用。因此operator[]可以通過key值找到對應的value值，然後對這個value值進行修改操作。

舉個例子：

<code>map<string> dict;
dict.insert({ "left", "左邊" });
dict["left"] = "剩餘";/<string>/<code>

“left”這個key值已經存在，因此insert返回的是這個位置的迭代器和一個false（false是因為key值存在插入失敗），取到這個迭代器，然後解引用取到迭代器的second，也就是value並返回value的引用，因此dict["left"]返回的就是"左邊"這個字符串的引用，那麼在執行賦值操作，也就是改變了這個“left”所對應的value值，此時“left”的value值就變成了“剩餘”。

那麼operator[]又可以完成數據的插入，這又是怎麼實現的呢？

我們繼續分析operator[]的底層實現。

當我們傳過來的key值是map裡沒有的，那麼這裡創建了一個pair，這個pair的key值就是傳過來的key值，但是此時這裡的mapped_type的value，暫時為空待定。調用了insert，因為這個key值沒有，所以完成了插入，insert的返回值為新插入這個位置的迭代器和true（true表示插入成功），然後取到這個迭代器，解引用之後拿到這個key值的value（此時value值為空），返回的就是這個空的value。

再舉個例子：

<code>map<string> dict;
dict["banana"];/<string>/<code>

如上就是插入了一個key為“banana”，value為“\\0”的一個pair。

<code>dict["key"] = "關鍵字";/<code>

如上，首先經過dict["key"]之後，就成功插入了一個key值為“key”，value為“\\0”的一個pair，返回值是“\\0”的引用，然後再賦值操作，也就是將“\\0”變成了“關鍵字”，這樣就完成了一個pair的插入。

總結一下，operator[]可以查找到對應key值的value，如果key值沒有的話，也可以進行插入操作。

實例：統計每種水果出現的次數。

“蘋果”, “蘋果”, “梨”, “蘋果”, “香蕉”, “梨”, “香蕉”, “香蕉”, “蘋果”, "西瓜"

有以下三種解決方法：

方法一：

定義一個map，類型為map<string> ，key值就是水果（不允許重複），value值就可以記錄出現的次數。/<string>

去尋找字符串在不在這個map中，如果這個水果在，那麼直接給這個pair的second++，如果不在，就插入這個水果，把second設置為1。

<code>string str[] = { "蘋果", "蘋果", "梨", "蘋果", "香蕉", "梨", "香蕉", "香蕉", "蘋果", "西瓜" };
map<string> count_map;
for (const auto &s : str)
{
\tauto tmp = count_map.find(s);
\tif (tmp != count_map.end())
\t{
\t\ttmp->second++;
\t}
\telse
\t{
\t\tcount_map.insert({ s, 1 });//返回的是pair/<string>/<code>

方法二：

定義一個map，類型為map<string> ，key值就是水果（不允許重複），value值就可以記錄出現的次數。/<string>

因為insert的返回值中value是一個bool，表示插入成功還是失敗，所以我們直接插入這個水果和1（表示這個水果出現了一次）。我們可以通過這個bool值判斷這個水果在不在這個map裡。如果在，那麼insert的返回值的value是一個false，那麼直接利用inset的返回值中的key（對應位置的迭代器）找到對應位置的value，直接++即可。如果不在那麼insert的返回值的value是一個true，此時就完後了這個水果和1次的插入。

<code>string str[] = { "蘋果", "蘋果", "梨", "蘋果", "香蕉", "梨", "香蕉", "香蕉", "蘋果", "西瓜" };
map<string> count_map;
for (const auto &s : str)
{
  // insert()的返回值是一個pair
\tpair/<string>/<code>

方法三：

定義一個map，類型為map<string> ，key值就是水果（不允許重複），value值就可以記錄出現的次數。/<string>

我們可以利用這個operator[]來解決這個問題，代碼非常簡單。

直接遍歷這個水果字符串數組，然後調用operator[]，因為operator[]有就返回value的引用，沒有就插入之後返回value的引用，那麼當遍歷這些水果的時候，如果這個水果在，那麼直接給value++，如果這個水果不在，那麼返回的是0的引用，直接++就變成了1，表示出現一次，後續在插入同樣的水果時，插入失敗，直接給value++，邏輯也沒有任何問題，因此這個方法最為簡單，推薦~

<code>string str[] = { "蘋果", "蘋果", "梨", "蘋果", "香蕉", "梨", "香蕉", "香蕉", "蘋果", "西瓜" };
map<string> count_map;
for (auto s : str)
{
\tcount_map[s]++;
}
for (const auto &e : count_map)
{
\tcout << e.first << ":" << e.second << endl;
}/<string>/<code>

三種方法都可以正確運行，結果如下：

<code>梨:2
蘋果:4
西瓜:1
香蕉:3/<code>

ref

https://blog.csdn.net/ETalien_/article/details/89442131

-End-

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