迭代 std::map 的顺序是否已知（并由标准保证）？答案

【问题标题】：Is the order of iterating through std::map known (and guaranteed by the standard)?迭代 std::map 的顺序是否已知（并由标准保证）？
【发布时间】：2011-11-30 17:11:03
【问题描述】：

我的意思是——我们知道std::map 的元素是根据键排序的。所以，假设键是整数。如果我使用for 从std::map::begin() 迭代到std::map::end()，标准是否保证我将使用键依次遍历元素，并按升序排序？

例子：

std::map<int, int> map_;
map_[1] = 2;
map_[2] = 3;
map_[3] = 4;
for( std::map<int, int>::iterator iter = map_.begin();
     iter != map_.end();
     ++iter )
{
    std::cout << iter->second;
}

这是保证打印234 还是实现定义？

现实生活中的原因：我有一个std::map 和int 键。在非常罕见的情况下，我想遍历所有元素，其中 key 大于具体的 int 值。是的，听起来std::vector 会是更好的选择，但请注意我的“非常罕见的情况”。

编辑：我知道，std::map 的元素已排序.. 无需指出（对于此处的大多数答案）。我什至在我的问题中写了它。
我在遍历容器时询问了迭代器和顺序。感谢@Kerrek SB 的回答。

【问题讨论】：

如果您不知道：在您的实际使用中，您可以使用map::upper_bound 找到开始迭代的点。
我知道这一点，我知道我要开始迭代的确切位置。我只是在保证订单的情况下徘徊。
如果您的键（数字索引）全面变化很大，那么稀疏向量将不明智。我正在使用类似的解决方案，其中数字索引表示 3 维空间中的笛卡尔 y 坐标。在这种情况下使用向量会使我的内存占用增加千兆字节。所以我不认为向量在这里是灵丹妙药，远非如此。
我不明白这个问题，我会通过思想实验来解释原因。如果你已经知道元素是有序的，迭代怎么可能不呢？如果它不适用于迭代，排序甚至意味着什么？还有哪些其他情况下订单很重要，可以检测到等？（答案由Konstantin给出。）

标签： c++ dictionary stl standards

【解决方案1】：

是的，这是有保证的。此外，*begin() 为您提供由比较运算符确定的最小元素和*rbegin() 最大元素，并且表达式!compare(a,b) && !compare(b,a) 为真的两个键值a 和b 被视为相等。默认比较函数为std::less<K>。

排序不是一个幸运的奖励功能，而是数据结构的一个基本方面，因为排序用于确定两个键何时相同（根据上述规则）并执行有效的查找（本质上是一种二分查找，它的元素数量具有对数复杂度）。

【讨论】：

std::map 是使用二叉树实现的，因此技术上不执行二分搜索。
@jupp0r：将范围构造为二叉搜索树是一种通过范围实现二分搜索的特殊方法。 “二分查找”是一个抽象概念，而不是一个特定的实现。无论您是通过偏移量跳转到数组还是跟随链接节点都没有关系；这些只是“平分范围”的特定方式。
我知道这是一篇旧帖子，但要明确的是“高效查找”是相对的。从技术上讲，std::unordered_map 具有更有效的 O(1) 查找时间。 std::map 的优势在于键排序，而不是查找。
@AdamJohnston：在一般情况下，使用适当的密钥位分布，你是对的。但请记住，不能保证 O(1)，在更坏的情况下，它会退化为 O(n)。相反，在 std::map 的情况下，任何类型的键都保证 O(log n)。

【解决方案2】：

C++ 标准中的关联容器要求保证了这一点。例如。参见 C++11 中的 23.2.4/10：

关联容器迭代器的基本属性是它们以键的非降序遍历容器，其中非降序由用于构造它们的比较定义。对于任何两个可解引用的迭代器 i 和 j 使得从 i 到 j 的距离为积极的， value_comp(*j, *i) == false

和 23.2.4/11

对于具有唯一键的关联容器，更强的条件成立， value_comp(*i, *j) != false。

【讨论】：

【解决方案3】：

我认为数据结构存在混淆。

在大多数语言中，map 只是一个 AssociativeContainer：它将键映射到值。在“较新”的语言中，这通常是使用哈希映射来实现的，因此不能保证顺序。

然而，在 C++ 中，情况并非如此：

std::map 是一个排序的关联容器
std::unordered_map 是 C++11 中引入的基于哈希表的关联容器

所以，为了澄清订购的保证。

在 C++03 中：

std::set、std::multiset、std::map 和 std::multimap 保证按照键（和提供的标准）排序
在std::multiset 和std::multimap 中，该标准不对等价元素（即比较相等的元素）施加任何顺序保证

在 C++11 中：

std::set、std::multiset、std::map 和 std::multimap 保证根据键（和提供的标准）进行排序
在std::multiset 和std::multimap 中，标准强制等效元素（比较相等的元素）根据它们的插入顺序（首先插入）进行排序
std::unordered_* 容器，顾名思义，不是有序的。最值得注意的是，当容器被修改（插入/删除时）时，元素的顺序可能发生变化。

当标准说元素以某种方式排序时，它意味着：

迭代时，您会看到按定义顺序排列的元素
反向迭代时，您会看到相反顺序的元素

我希望这能消除任何困惑。

【讨论】：

这与我的问题没有任何关系，抱歉 :) 我知道哪个是订购的，哪个不是订购的。我在遍历元素时询问顺序。
@KirilKirov：好吧，有序关联容器的定义是，当迭代它时，元素是有序的。
好吧，我想你是对的，但我不知道，这正是我要问的 :)

【解决方案4】：

这是保证打印 234 还是它的实现已定义？

是的，std::map 是一个排序容器，由Key 和提供的Comparator 排序。所以是有保证的。

我想遍历所有元素，其中 key 大于具体的 int 值。

这肯定是可能的。

【讨论】：

【解决方案5】：

是的...std::map 中的元素具有严格的弱排序，这意味着元素将由一个集合组成（即，不会有重复的“相等”键）和相等通过对任意两个key A和B的测试来确定，如果key A不小于key B，并且B不小于A，那么key A等于key B。

话虽如此，如果std::map 的弱排序不明确，则无法正确排序该类型的元素（在您的情况下，您使用整数作为键类型，这不是问题） .您必须能够定义一个操作，该操作定义您为std::map 中的键使用的类型的总顺序，否则您将只有元素或poset 的部分顺序，它具有A 可能没有的属性与 B 相当。在这种情况下通常会发生的情况是您将能够插入键/值对，但如果您遍历整个映射和/或检测到当您尝试对映射中的特定键/值对执行std::map::find() 时，“缺少”键/值对。

【讨论】：

作为其他答案，这实际上并不能回答我的问题，无论如何，谢谢。

【解决方案6】：

为了完整起见，我想提一下，如果您的容器包含指针，由于ASLR，每个新程序运行的迭代顺序可能会有所不同。因此，即使一次运行的顺序是确定的，但多次运行的顺序不是。

这对正确性是否重要取决于特定的程序。

【讨论】：

【解决方案7】：

begin() 可以给出最小的元素。但这取决于实施。它是在 C++ 标准中指定的吗？如果不是，那么做出这种假设是危险的。

【讨论】：