使用 库创建重复键关联容器

使用 <multimap> 库创建重复键关联容器

作者：Danny Kalev
编译：TT 工作室

原文出处：Use multimap to Create Associative Containers with Duplicate Keys

摘要：标准库的  multimap 容器与 map 关联容器非常类似——但是，multimap 允许重复键。这个特性使得 multimap 比想象的要有用得多。本文将对之进行探讨。

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　　在“ 使用 <map> 库创建关联容器”一文中，我们讨论了标准库中的 map 关联容器。但那只是 map 容器的一部分。标准库还定义了一个 multimap 容器，它与 map 类似，所不同的是它允许重复键。这个属性使得 multimap 比预想的要更有用：比如在电话簿中相同的人可以有两个以上电话号码，文件系统中可以将多个 符号链接映射到相同的物理文件，或DNS服务器可以将几个URLs映射到相同的IP地址。在这些场合，你可以象下面这样：

// 注: 伪码
multimap <string, string> phonebook;
phonebook.insert("Harry","8225687"); // 家里电话
phonebook.insert("Harry","555123123"); // 单位电话
phonebook.insert("Harry"," 2532532532"); // 移动电话

　　在 multimap 中能存储重复键的能力大大地影响它的接口和使用。那么如何创建非唯一键的关联容器呢？答案是使用在 <map> 库中定义的 multimap 容器。

提出问题
　　与 map 不同，multimap 可以包含重复键。这就带来一个问题：重载下标操作符如何返回相同键的多个关联值？以下面的伪码为例：

string phone=phonebook["Harry];

　　标准库设计者的解决这个问题方法是从 multimap 中去掉下标操作符。因此，需要用不同的方法来插入和获取元素以及和进行错误处理。

插入
　　假设你需要开发一个 DNS 后台程序（也就是 Windows 系统中的服务程序），该程序将 IP 地址映射匹配的 URL 串。你知道在某些情况下，相同的 IP 地址要被关联到多个 URLs。这些 URLs 全都指向相同的站点。在这种情况下，你应该使用 multimap，而不是 map。例如：

#include <map>
#include <string>

multimap <string, string> DNS_daemon;

　　用 insert() 成员函数而不是下标操作符来插入元素。insert()有一个 pair 类型的参数。在“使用 <map> 库创建关联容器”中我们示范了如何使用 make_pair() 辅助函数来完成此任务。你也可以象下面这样使用它：

DNS_daemon.insert(make_pair("213.108.96.7","cppzone.com"));

　　在上面的 insert()调用中，串 “213.108.96.7”是键，“cppzone.com”是其关联的值。以后插入的是相同的键，不同的关联值：

DNS_daemon.insert(make_pair("213.108.96.7","cppluspluszone.com"));

　　因此，DNS_daemon 包含两个用相同键值的元素。注意 multimap::insert() 和 map::insert() 返回的值是不同的。

typedef pair <const Key, T> value_type;
iterator 
insert(const value_type&); // #1 multimap

pair <iterator, bool>
insert(const value_type&); // #2 map

　　multimap::insert()成员函数返回指向新插入元素的迭代指针，也就是 iterator（multimap::insert()总是能执行成功）。但是 map::insert() 返回 pair<iterator, bool>，此处 bool 值表示插入操作是否成功。

查找单个值
　　与 map 类似，multimap 具备两个版本重载的 find()成员函数：

iterator find(const key_type& k);
const_iterator find(const key_type& k) const;

find(k) 返回指向第一个与键 k 匹配的 pair 的迭代指针，这就是说，当你想要检查是否存在至少一个与该键关联的值时，或者只需第一个匹配时，这个函数最有用。例如：

typedef multimap <string, string> mmss;
void func(const mmss & dns)
{
    mmss::const_iterator cit=dns.find("213.108.96.7");
    if (cit != dns.end())
        cout <<"213.108.96.7 found" <<endl; 
    else
        cout <<"not found" <<endl; 
}

处理多个关联值
　　count(k) 成员函数返回与给定键关联的值得数量。下面的例子报告了有多少个与键 “213.108.96.7” 关联的值：

cout<<dns.count("213.108.96.7") //output: 2
<<" elements associated"<<endl;

　　为了存取 multimap 中的多个值，使用 equal_range()、lower_bound()和 upper_bound()成员函数：
equal_range(k)：该函数查找所有与 k 关联的值。返回迭代指针的 pair，它标记开始和结束范围。下面的例子显示所有与键“213.108.96.7”关联的值：

typedef multimap <string, string>::const_iterator CIT; 
typedef pair<CIT, CIT> Range;
Range range=dns.equal_range("213.108.96.7");
for(CIT i=range.first; i!=range.second; ++i)
cout << i->second << endl; //output: cpluspluszone.com
// cppzone.com

　　lower_bound() 和 upper_bound()：lower_bound(k) 查找第一个与键 k 关联的值，而 upper_bound(k) 是查找第一个键值比 k 大的元素。下面的例子示范用 upper_bound()来定位第一个其键值大于“213.108.96.7”的元素。通常，当键是一个字符串时，会有一个词典编纂比较：

dns.insert(make_pair("219.108.96.70", "pythonzone.com"));
CIT cit=dns.upper_bound("213.108.96.7");
if (cit!=dns.end()) //found anything?
    cout<<cit->second<<endl; //display: pythonzone.com

如果你想显示其后所有的值，可以用下面这样的循环：

// 插入有相同键的多个值
dns.insert(make_pair("219.108.96.70","pythonzone.com"));
dns.insert(make_pair("219.108.96.70","python-zone.com"));

// 获得第一个值的迭代指针
CIT cit=dns.upper_bound("213.108.96.7");

// 输出: pythonzone.com，python-zone.com
while(cit!=dns.end())
{
　　　cout<<cit->second<<endl; 
　　　++cit;
}

结论
　　虽然 map 和 multimap 具有相同的接口，其重要差别在于重复键，设计和使用要区别对待。此外，还要注意每个容器里 insert()成员函数的细微差别。