map自定义键值类型

map自定义键值类型

改变Map的默认比较方式

https://www.cnblogs.com/zjfdlut/archive/2011/08/12/2135698.html

大家知道，STL中的map底层是用红黑树实现的，其泛型原型如下：

template <class _Key, class _Tp, class _Compare, class _Alloc>
class map {
              ......
              }

其中_Key表示比较的键(key)，_Tp表示值(value)，_Compare表示比较方式，_Alloc表示内存分配器。

一般我们在写map的时候总是类似于写出如下代码：

map<int, char*>* my_map = new map<int, char*>;

表示键为int类型，值为字符串类型。这里之所以不对_Compare和_Alloc加以限制，是因为int是C++内置类型，有默认比较方式，_Alloc也采用STL的

默认的内存方案。但是如果有如下结构体：

struct Term{
    char* str;
    int   hashCode;
};

现在我们要将该Term作为map的键，并假设Term所对应的值为Term出现的频率(int型)，那么能不能这样写：

map<Term, int>* my_map = new map<Term, int>;

显然这样写map是无法正常运作的，原因是struct Term并非C++的内置类型，默认不知道如何去比较它。这时候就需要修改map的默认比较方式：

template <class T>
struct Compare
{
  int operator()(const T& x, const T& k) const{
    if(x.hashCode >= k.hashCode) return 0;
    else return 1;
  }
};

这里采用的是函数对象(function object)的方式去加载map的比较方式，表示使用Term的hashCode作为比较方式，以对红黑树进行查找、插入等操作。

这样我们就可以把map写成下面的形式：

map<Term, int, Compare<Term> >* my_map = new map<Term, int, Compare<Term> >;

这样map就可以正常运作了，比如进行插入操作：

Term my_term;
my_map->insert(make_pair(my_term, 1));

但是上面的struct Compare为什么要写成这样的形式，写成这样行不行：

template <class T>
struct Compare
{
  int operator()(const T& x, const T& k) const{
    if(x.hashCode >= k.hashCode) return 1;
    else return 0;
  }
};

这是不行的。为什么不行，首先来看一看map中find的源代码：

template <class _Key, class _Value, class _KeyOfValue, 
          class _Compare, class _Alloc>
typename _Rb_tree<_Key,_Value,_KeyOfValue,_Compare,_Alloc>::iterator 
_Rb_tree<_Key,_Value,_KeyOfValue,_Compare,_Alloc>::find(const _Key& __k)
{
  _Link_type __y = _M_header;      // Last node which is not less than __k. 
  _Link_type __x = _M_root();      // Current node. 

  while (__x != 0) 
    if (!_M_key_compare(_S_key(__x), __k))
      __y = __x, __x = _S_left(__x);
    else
      __x = _S_right(__x);

  iterator __j = iterator(__y);   
  return (__j == end() || _M_key_compare(__k, _S_key(__j._M_node))) ? end() : __j;
}

上面的代码中_M_key_compare就表示我们的那个比较函数对象，_S_key(__x)表示取__x节点的key，并和__k比较。

if (!_M_key_compare(_S_key(__x), __k))
      __y = __x, __x = _S_left(__x);

表示如果_S_key(__x) >= __k即，如果节点的key大于或等于查找的key那么就__x就等于它的左子节点，否则就为右子节点。

但为什么等于的时候不直接返回呢，却在继续查找？举个例子来说：

如果我们要查找key为10的节点是否在树中时，首先从根节点开始查找，由于8<10，这时_M_key_compare返回1，那么此时，

转向root的右子树，然后由于10==10，_M_key_compare返回0，这时转向左子树，但左子树是空的，循环停止。

 return (__j == end() || _M_key_compare(__k, _S_key(__j._M_node))) ? end() : __j;

由于此时__j表示"10"这个节点(其实是个迭代器)，由于__k为10，而__j._M_node的key为10，_M_key_compare返回0，有三元运算符可知，

此时返回是__j，即表示找到了。因此我们的比较函数对象必需写成：

当节点键大于等于所要查找或插入的键时，返回0(false)，反之为1(true)，这是由内部源代码所决定的。

map自定义键值类型

原文：https://blog.csdn.net/y109y/article/details/82901710 

1. map定义
map是STL里的一个模板类，用来存放<key, value>键值对的数据结构，它的定义如下。

template < class Key,                                   //map::key_tpe
           class T,                                     //map::mapped_type
           class Compare = less<Key>,                   //map::key_compare
           class Alloc = allocator<pair<const Key, T>>  //map::allocator_type
           > class map;

第1个参数存储了key。

第2个参数存储了mapped value。

第3个参数是比较函数的函数对象。map用它来判断两个key的大小，并返回bool类型的结果。利用这个函数，map可以确定元素在容器中遵循的顺序以及两个元素键是否相等（！comp（a，b）&&！comp（b，a）），确保map中没有两个元素可以具有等效键。这里，它的默认值是less<Key>，定义如下。

template <class T> 
struct less {
  bool operator() (const T& x, const T& y) const {return x < y;}
  typedef T first_argument_type;
  typedef T second_argument_type;
  typedef bool result_type;
};

第4个参数是用来定义存储分配模型的。

2. 简单方法: 重载operator<()操作符
在我们插入<key, value>时，map会先通过比较函数地函数对象来比对key的大小，然后根据比对结果进行有序存储。c++标准库中，map比较函数的函数对象不可避免地会用到’<'运算，因此一种方法就是直接在自定义类里重载operator<()操作符，如下所示。

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;

class Person{
public:
    string name;
    int age;

    Person(string n, int a){
        name = n;
        age = a;
    }

    bool operator<(const Person &p) const //注意这里的两个const
    {
        return (age < p.age) || (age == p.age && name.length() < p.name.length()) ;
    }
};

int main(int argc, char* argv[]){
    map<Person, int> group;
    group[Person("Mark", 17)] = 40561;
    group[Person("Andrew",18)] = 40562;
    for (auto ii = group.begin() ; ii != group.end() ; ii++)
        cout << ii->first.name 
        << " " << ii->first.age
        << " : " << ii->second
        << endl;
    return 0;
}

这里，我们需要注意的是，在重载operator<(){}时，无论是参数还是整个函数的const都不能少。参照less<Key>的定义，less的参数和函数整体都是const，那么被调用的operator<()必然也是同等要求。

3. 其它方法：比较函数的函数对象
如果不重载operator<()是不是就不行了？当然不是。除了直接重载operator<()，我们可以直接自定义比较函数的函数对象。

首先简要介绍一下函数对象的概念：在《C++ Primer Plus》里面，函数对象是可以以函数方式与()结合使用的任意对象。这包括函数名、指向函数的指针和重载了“operator()”操作符的类对象。基于此，我们提出3种定义方法。

3.1 方法1: 利用std::function
方法1利用std::function。它是一种通用、多态、类型安全的函数封装，其实例可以对任何可调用目标实体（包括普通函数、Lambda表达式、函数指针、以及其它函数对象等）进行存储、复制和调用操作，方法如下。

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
#include <functional>
using namespace std;

class Person{
public:
    string name;
    int age;

    Person(string n, int a){
        name = n;
        age = a;
    }
};

bool MyCompare(const Person &p1, const Person &p2) {//普通的函数
    return (p1.age < p2.age) || (p1.age == p2.age && p1.name.length() < p2.name.length());
}

int main(int argc, char* argv[]){
    map<Person, int, function<bool(const Person &, const Person &)>> group(MyCompare); //需要在构造函数中指明
    group[Person("Mark", 17)] = 40561;
    group[Person("Andrew",18)] = 40562;
    for ( auto ii = group.begin() ; ii != group.end() ; ii++ )
        cout << ii->first.name 
        << " " << ii->first.age
        << " : " << ii->second
        << endl;
    return 0;
}

我们利用std::function为MyCompare()构建函数实例。初始化时，这个函数实例就会被分配那个指向MyCompare()的指针。因此，在对group进行申明时，需要构造函数指明函数实例。

另外，c++11增加了一个新的关键词decltype，它可以直接获取自定义哈希函数的类型，并把它作为参数传送。因此，group的声明可以如下修改。

map<Person, int, decltype(&MyCompare)> group(MyCompare);

3.2 方法2: 重载operator()的类
方法2就是利用重载operator()的类，将比较函数打包成可以直接调用的类。

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;

class Person{
public:
    string name;
    int age;

    Person(string n, int a){
        name = n;
        age = a;
    }
};

struct MyCompare{  //Function Object
    bool operator()(const Person &p1, const Person &p2) const{
        return (p1.age < p2.age) || (p1.age == p2.age && p1.name.length() < p2.name.length());
    }
};

int main(int argc, char* argv[]){
    map<Person, int, MyCompare> group;
    group[Person("Mark", 17)] = 40561;
    group[Person("Andrew",18)] = 40562;
    for ( auto ii = group.begin() ; ii != group.end() ; ii++ )
        cout << ii->first.name 
        << " " << ii->first.age
        << " : " << ii->second
        << endl;

    return 0;
}

值得注意的是，这时group的声明不再需要将函数对象的引用传入构造器里。因为map会追踪类定义，当需要比较时，它可以动态地构造对象并传递数据。

3.3 方法3: less函数的模板定制
前面几种方法，无论我们怎么定义，在声明group的时候都需要指定第3个参数，有什么方法是需要指定的呢？当然有啦。

通过map的定义可知，第三个参数的默认值是less<key>。显而易见，less<key>属于模板类。那么，我们可以对它进行模板定制，如下所示。

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;

class Person{
public:
    string name;
    int age;

    Person(string n, int a){
        name = n;
        age = a;
    }
};

template <> //function-template-specialization
    struct less<Person>{
    public :
        bool operator()(const Person &p1, const Person &p2) const {
            return (p1.age < p2.age) || (p1.age == p2.age && p1.name.length() < p2.name.length());
        }
};

int main(int argc, char* argv[]){
    map<Person, int> group; //无需指定第三个参数啦
    group[Person("Mark", 17)] = 40561;
    group[Person("Andrew",18)] = 40562;
    for ( auto ii = group.begin() ; ii != group.end() ; ii++ )
        cout << ii->first.name 
        << " " << ii->first.age
        << " : " << ii->second
        << endl;

    return 0;
}

================ End