set::insert

#include <iostream> 
#include <set> 
using namespace std; 

void print (set<int, less<int> >& s) 
{ 
    set<int, less<int> >::iterator It; 
    for ( It = s.begin(); It != s.end(); It++ ) 
cout << *It << " "; 
cout << endl; 
} 
int main ()  
{ 
     int ary[] = {1,2,3,2,3,4,8,2,5,6}; 
     set<int, less<int> > s; 
 
     s.insert(10); 
     print(s); 
 
     s.insert(ary,ary+5); 
     print(s); //set不可以存储重复的元素所以周面的2,3没有被存进去
 
     set<int, less<int> >::iterator It = s.begin();
     s.insert(It,20); 
     print(s); 
 
     return 0; 
}


结论:


set不可以存储重复的元素。所以,第二次insert的时候,2 3没有被存入。


set<int , less<int> >  后面的less<int> 就是保证set里面的元素是按照从小到大的顺序排列的~~



<think>好的,我现在需要回答用户关于C++标准库中`std::set`的`insert`操作如何将红黑树返回的非const迭代器隐式转换为const迭代器的问题。用户之前已经得到了一个详细的解释,现在他们特别关注第三步中的转换过程,也就是具体的隐式转换机制。我需要确保我的回答准确且易于理解。 首先,我需要回顾之前提供的步骤。在之前的回答中,第三步提到当调用`set::insert`时,红黑树返回一个非const迭代器,然后`set`将其隐式转换为`const_iterator`。用户现在想知道这一步转换是如何具体实现的,特别是隐式转换的机制。 接下来,我需要拆解这个问题。用户的问题涉及C++的类型转换机制、迭代器的设计以及STL的内部实现细节。可能的子问题包括: 1. 隐式转换在C++中通常是如何工作的? 2. 迭代器的类结构如何允许从非const到const的转换? 3. STL中的红黑树实现(如libstdc++或libc++)具体是如何设计迭代器类来支持这种转换的? 我需要确保自己理解这些概念,然后才能清晰地解释给用户。 首先,关于隐式转换。C++允许通过构造函数或转换运算符进行隐式类型转换。例如,如果一个类有一个接受另一个类实例的构造函数,那么编译器可以在需要时自动调用这个构造函数进行转换。或者,如果一个类定义了转换运算符到另一个类型,同样可以自动转换。这里的关键是,红黑树的const迭代器是否有接受非const迭代器的构造函数,或者非const迭代器是否有转换为const迭代器的运算符。 其次,迭代器的设计。STL中的迭代器通常模仿指针的行为。对于const迭代器,它们类似于指向const的指针,不允许修改所指向的内容。非const迭代器则可以修改。在红黑树的实现中,可能会有两种迭代器类型:`_Rb_tree_iterator`(非const)和`_Rb_tree_const_iterator`(const)。这两种迭代器可能有某种关系,允许从非const到const的隐式转换,但反之则不行,类似于指针的const转换。 接下来,我需要查阅具体的STL实现,例如GCC的libstdc++或LLVM的libc++,看看它们的迭代器是如何定义的。例如,在libstdc++中,`_Rb_tree_const_iterator`可能有一个构造函数,接受`_Rb_tree_iterator`作为参数,从而允许隐式转换。这个构造函数可能只是复制底层的节点指针,因为const迭代器不需要修改节点,只是提供访问。 另外,还需要考虑`std::set`如何定义其迭代器类型。在`std::set`中,`iterator`和`const_iterator`都被定义为红黑树的const迭代器类型,这意味着无论用户使用哪种迭代器,实际上都是const的,禁止修改元素。因此,当红黑树返回一个非const迭代器时,`set`必须将其转换为const迭代器,这可能通过上述的构造函数或转换运算符完成。 可能的实现细节包括: - `_Rb_tree_const_iterator`类有一个构造函数,接受`_Rb_tree_iterator`作为参数,并将内部指针复制过来。 - 该构造函数可能被声明为隐式的(即没有`explicit`关键字),允许编译器自动进行转换。 - 在`set::insert`的实现中,红黑树返回的`pair<iterator, bool>`中的`iterator`是红黑树的非const迭代器,但由于`set`的`iterator`类型实际上是红黑树的const迭代器,编译器会自动调用构造函数进行转换。 需要注意可能的错误点,例如,如果构造函数被声明为`explicit`,则需要显式转换,但根据STL的行为,这里应该是隐式的。另外,转换过程中是否会导致信息丢失或安全问题,但根据设计,由于红黑树的const迭代器只需要读取权限,因此复制节点指针是安全的。 总结思考步骤: 1. 确认隐式转换的C++机制:构造函数和转换运算符。 2. 分析红黑树迭代器的设计,特别是const和非const迭代器之间的关系。 3. 查看具体的STL实现代码片段,确认转换机制。 4. 解释在`set::insert`中如何应用这种转换,确保用户理解类型别名和隐式构造的作用。 现在需要将这些思考整理成结构化的回答,确保覆盖关键点,并且用用户容易理解的语言表达,避免过于技术化的术语,同时保持准确性。</think>### 分步解析:`set::insert`中迭代器的隐式转换机制 --- #### **1. 红黑树迭代器的类定义** 在红黑树(如`std::_Rb_tree`)的实现中,存在两种迭代器类型: - **非const迭代器**:`_Rb_tree_iterator<Key>`,允许修改节点的链接关系(如插入、删除时的指针调整)。 - **const迭代器**:`_Rb_tree_const_iterator<Key>`,仅允许读取节点的键值,禁止修改。 它们的类定义如下(以GCC的`libstdc++`为例): ```cpp // 非const迭代器 template<typename Key> struct _Rb_tree_iterator { _Rb_tree_node<Key>* _M_node; // 指向红黑树节点的指针(可修改) // ... 其他成员函数(如operator++,operator*等) }; // const迭代器 template<typename Key> struct _Rb_tree_const_iterator { const _Rb_tree_node<Key>* _M_node; // 指向红黑树节点的const指针(不可修改) // ... 其他成员函数 }; ``` --- #### **2. 隐式转换的核心:`const_iterator`的构造函数** `_Rb_tree_const_iterator`类定义了一个**接受非const迭代器的构造函数**,允许从非const到const的隐式转换: ```cpp template<typename Key> struct _Rb_tree_const_iterator { // 关键构造函数:接受非const迭代器,隐式转换为const迭代器 _Rb_tree_const_iterator(const _Rb_tree_iterator<Key>& it) : _M_node(it._M_node) {} // 直接复制节点指针,但转换为const指针 const _Rb_tree_node<Key>* _M_node; // ... 其他成员函数 }; ``` - **语法**:此构造函数未标记为`explicit`,因此支持隐式调用。 - **语义**:将非const迭代器的节点指针(`_Rb_tree_node<Key>*`)转换为`const _Rb_tree_node<Key>*`,保证后续操作不可修改键值。 --- #### **3. `set::insert`的返回值转换过程** 当调用`std::set::insert`时,具体步骤如下: 1. **红黑树插入节点**:底层红黑树执行插入操作,返回一个`pair<非const迭代器, bool>`。 2. **隐式构造const迭代器**:`set`将红黑树的非const迭代器传递给`_Rb_tree_const_iterator`的构造函数,生成const迭代器。 3. **返回给用户**:最终返回`pair<set::iterator, bool>`,其中`set::iterator`实际上是红黑树的`const_iterator`。 示例代码片段: ```cpp // set::insert的实现(简化) std::pair<iterator, bool> insert(const Key& key) { // 调用红黑树的insert,返回pair<红黑树非const迭代器, bool> auto tree_result = tree_.insert(key); // 关键转换: // tree_result.first是红黑树的非const迭代器(_Rb_tree_iterator<Key>) // 通过构造函数隐式转换为set::iterator(即_Rb_tree_const_iterator<Key>) return { tree_result.first, tree_result.second }; } ``` --- #### **4. 类型系统的强制约束** - **`std::set`的迭代器别名**:`std::set`通过类型别名将所有对外迭代器定义为`const_iterator`: ```cpp template<typename Key> class set { public: using iterator = typename TreeType::const_iterator; // 强制iterator为const using const_iterator = typename TreeType::const_iterator; // ... }; ``` 即使用户尝试获取`set::iterator`,实际得到的仍是红黑树的`const_iterator`。 - **禁止反向转换**:由于`_Rb_tree_iterator`没有接受`_Rb_tree_const_iterator`的构造函数,因此无法从const迭代器转回非const迭代器,保证了安全性。 --- #### **5. 类比指针的const转换** 此机制类似于C++中指针的隐式转换规则: ```cpp int* p_nonconst = new int(42); const int* p_const = p_nonconst; // 允许:非const指针隐式转换为const指针 ``` - **迭代器的隐式转换**与指针的const性质转换逻辑一致,确保用户无法通过`set::iterator`修改键值。 --- ### 总结:转换的本质 1. **构造函数的隐式调用**:`_Rb_tree_const_iterator`的构造函数接受非const迭代器,完成指针的const化。 2. **类型别名强制约束**:`std::set`的`iterator`被定义为红黑树的`const_iterator`,确保所有对外迭代器均为只读。 3. **语法与语义的双重安全**:隐式转换在语法上合法,且通过const迭代器禁止修改键值,维护了红黑树的有序性。
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