map
std::map 是 C++ 标准库里的有序关联容器，用来存储“键值对”数据。它的核心特点是：通过键快速查找元素，并且内部会按照键的顺序自动排序。
和 vector、list 这类顺序容器相比，map 更适合“根据关键字查找记录”的场景，例如学生成绩表、配置表、词频统计、ID 到对象的映射等。和 unordered_map 相比，map 保证元素始终有序，因此还能做范围查询、前驱后继查找等操作。
头文件与基本特征
使用 map 时，需要包含头文件：
#include <map>
map 的常见特征如下：
| 特征 | 说明 |
|---|---|
| 元素类型 | std::pair<const Key, T> |
| 键是否重复 | 默认不允许重复键 |
| 是否有序 | 是，按键比较结果排序 |
| 底层结构 | 通常基于平衡二叉搜索树实现 |
| 查找复杂度 | 平均和最坏通常都是 O(log n) |
其中 Key 是键类型，T 是映射到的值类型。元素在容器中不是单独存放 T，而是以“键-值对”的形式存在。
基本用法
最常见的声明方式如下：
#include <map>
#include <string>
int main() {
std::map<std::string, int> scores;
scores["Alice"] = 95;
scores["Bob"] = 88;
scores["Cathy"] = 91;
return 0;
}
这里的 operator[] 会按键访问元素。如果键不存在，它会先插入一个默认值，再返回对应值的引用。
例如：
std::map<std::string, int> scores;
scores["Tom"] = 100;
int value = scores["Jerry"];
执行后，Jerry 这个键会被插入到 map 中，对应值是 0。
遍历 map
map 支持迭代器遍历，遍历时元素会按照键的顺序依次输出。
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
int main() {
std::map<std::string, int> scores;
scores["Bob"] = 88;
scores["Alice"] = 95;
scores["Cathy"] = 91;
for (std::map<std::string, int>::iterator it = scores.begin(); it != scores.end(); ++it) {
std::cout << it->first << " = " << it->second << '\n';
}
return 0;
}
输出顺序会按键排序，而不是按插入顺序。对于字符串键，默认使用字典序排序。
常用成员函数
map 提供了很多常用操作接口：
| 函数 | 作用 |
|---|---|
begin() | 返回第一个元素迭代器 |
end() | 返回尾后迭代器 |
empty() | 判断是否为空 |
size() | 返回元素个数 |
clear() | 清空容器 |
insert() | 插入元素 |
erase() | 删除元素 |
find() | 查找指定键 |
count() | 统计指定键出现次数 |
lower_bound() | 找到第一个不小于目标键的位置 |
upper_bound() | 找到第一个大于目标键的位置 |
equal_range() | 同时返回上下界 |
swap() | 交换两个容器内容 |
插入元素
map 的插入通常使用 insert()，传入一个 pair：
#include <map>
#include <string>
int main() {
std::map<std::string, int> scores;
scores.insert(std::make_pair(std::string("Alice"), 95));
scores.insert(std::make_pair(std::string("Bob"), 88));
return 0;
}
如果插入的键已经存在，insert() 不会覆盖原有值，而是插入失败。
可以通过返回值判断是否插入成功：
std::pair<std::map<std::string, int>::iterator, bool> result =
scores.insert(std::make_pair(std::string("Alice"), 100));
if (!result.second) {
// 键已存在
}
查找元素
查找元素时通常优先使用 find()：
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
int main() {
std::map<std::string, int> scores;
scores["Alice"] = 95;
std::map<std::string, int>::iterator it = scores.find("Alice");
if (it != scores.end()) {
std::cout << it->first << " = " << it->second << '\n';
}
return 0;
}
find() 返回指向目标键的迭代器，找不到时返回 end()。
count() 在 map 中通常只会返回 0 或 1，因为普通 map 不允许重复键：
if (scores.count("Alice") > 0) {
// 键存在
}
删除元素
map 支持按键、按迭代器、按区间删除元素：
#include <map>
#include <string>
int main() {
std::map<std::string, int> scores;
scores["Alice"] = 95;
scores["Bob"] = 88;
scores.erase("Bob");
return 0;
}
如果要删除某个范围内的元素，可以结合迭代器使用：
std::map<std::string, int>::iterator it = scores.begin();
scores.erase(it, scores.end());
范围查找
由于 map 是有序的，所以可以进行范围相关操作。
#include <map>
#include <string>
int main() {
std::map<int, std::string> data;
data[10] = "ten";
data[20] = "twenty";
data[30] = "thirty";
std::map<int, std::string>::iterator it1 = data.lower_bound(15);
std::map<int, std::string>::iterator it2 = data.upper_bound(20);
return 0;
}
含义如下：
| 函数 | 含义 |
|---|---|
lower_bound(k) | 第一个键不小于 k 的元素 |
upper_bound(k) | 第一个键大于 k 的元素 |
equal_range(k) | 同时返回 lower_bound 和 upper_bound |
这些接口在区间统计、前缀查找、排序后的定位中很有用。
自定义排序
map 的排序规则由比较器决定。默认使用 std::less<Key>，也就是升序排序。你也可以传入自定义比较器，让键按别的规则排序。
#include <map>
#include <string>
struct Greater {
bool operator()(int lhs, int rhs) const {
return lhs > rhs;
}
};
int main() {
std::map<int, std::string, Greater> data;
data[1] = "one";
data[3] = "three";
data[2] = "two";
return 0;
}
比较器必须满足严格弱序关系，否则容器行为可能异常。
典型场景
map 在下面这些场景里很常见：
- 字符串到数值的映射，例如统计单词出现次数。
- 学号到学生信息的映射，例如成绩管理系统。
- 配置项存储，例如根据名字快速读取参数。
- 有序去重，例如按某个关键字排序并保证唯一性。
词频统计示例：
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
int main() {
std::map<std::string, int> counter;
std::string word;
while (std::cin >> word) {
++counter[word];
}
for (std::map<std::string, int>::iterator it = counter.begin(); it != counter.end(); ++it) {
std::cout << it->first << " : " << it->second << '\n';
}
return 0;
}
使用注意
operator[]会在键不存在时自动插入默认值，读取前要确认这是不是你想要的行为。- 如果只想查询而不想插入，优先使用
find()。 map默认按键排序，不会保留插入顺序。- 元素类型的键部分是
const，因此不能直接修改元素的键。 - 由于是有序容器，
map的查找性能通常比线性容器更好，但插入和删除也比简单数组更重。
小结
std::map 适合处理“键唯一、需要按键查找、还要求有序”的数据。它提供了稳定的有序遍历、范围查找和较清晰的接口模型，是 C++98/03 里最重要的关联容器之一。只要掌握 insert、find、erase、operator[] 和几个范围查询函数，基本就能覆盖日常开发里的大多数映射需求。