C ++：如何用非零大小初始化地图中的向量

Posted 2023-02-17

【中文标题】C ++：如何用非零大小初始化地图中的向量

【英文标题】：C++: how to initialize vector in map with non-zero size

【发布时间】：2018-11-17 11:06:05

【问题描述】：

我有一张矢量地图：

std::map<int, std::vector<bool>> mymap

有时，我需要插入一个新元素：

auto& newvec = mymap[42];
// Add stuff to newvec

据我所知（假设地图中还没有 42），这将给我长度为 0 的 newvec（构造为 std::vector<bool> ），然后我可以扩展它。

有没有办法立即将向量初始化为某个大小n？

（我不关心性能，只是想知道是否有办法做到这一点）。

【问题讨论】：

您可以将向量 bool 包装在您自己的类中，将其初始化为您想要的大小。

auto & newvec = (mymap[42] = std::vector<bool>(desired_size)); 会这样做，尽管会引入一个可能（理论上）被省略的临时变量。可以说，在定义 newvec 之前执行 mymap[42].resize(desired_size) 或在定义之后立即执行 newvec.resize(desired_size) 更具可读性。

map::emplace 不做你想做的事吗？您可以将其用作 mymap.emplace(42, std::vector(125, false));

【参考方案1】：

包装std::vector<bool>

您可以按以下方式包装您要初始化的std::vector<bool>：

template<size_t N>
struct myvector 
   myvector(): data(N) 
   std::vector<bool> data;
;

然后，将mymap 声明为一个映射，其值类型是这个包装器类型myvector<N>，而不是std::vector<bool>。例如，N 等于 100：

std::map<int, myvector<100>> mymap;

如果映射中尚不存在密钥42，则：

auto& newvec = mymap[42];

将创建一个myvector<100> 类型的实例，它依次初始化一个大小为100 的std::vector<bool>。

您可以通过myvector 的data 数据成员或执行reinterpret_cast<std::vector<bool>&>(newvec) 来访问创建的std::vector<bool> 对象。

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使用std::map::find() 和std::map::emplace()

另一种方法是使用std::map::find() 而不是std::map::operator[]()，通过将返回的迭代器与std::map::end() 返回的迭代器进行比较，首先找出给定的键是否已经存在于映射中。如果给定的键不存在，则使用std::map::emplace() 构造向量。

在您的示例中，newvec 可以通过 三元运算符 为这种方法初始化：

auto it = mymap.find(42); // search for an element with the key 42
bool is_key_in_map = it != mymap.end();
// if the element with the given key exists, then return it, otherwise
// construct it
auto& newvec = is_key_in_map? it->second: 
            mymap.emplace(42, std::vector<bool>(100, true)).first->second;

实际上，您可以直接调用std::map::emplace()，而无需检查给定键是否已存在，但如果该键已存在于映射中，这将花费无用的临时对象（即std::vector<bool> 对象）创建：

auto& newvec = mymap.emplace(42, std::vector<bool>(100, true)).first->second;

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C++17 起：std::map::try_emplace()

您可以使用std::map::try_emplace() 代替std::map::emplace()：

auto& newvec = mymap.try_emplace(42, 100, true).first->second;

这样，如果映射已经包含给定的键（即，如果它已经包含键 42），则不会构造临时对象 std::vector<bool>(100, true)。因此，这比使用std::map::emplace() 更有效，因为如果没有必要，不会构造临时对象。但是，它确实需要 C++17。

【讨论】：

包装矢量是多余的，我真的不建议这样做。

【参考方案2】：

你可以使用map::emplace成员函数：

mymap.emplace(42, std::vector<bool>(125, false));

为键 42 创建一个值 std::vector<bool>(125, false)。

正如 ネロク 所提到的，上面的emplace 调用将构造值std::vector<bool>(125, false)，即使键42 已经存在于地图中（这也记录在我上面链接的cppreference 页面中）。如果要避免这种情况，您可以先使用map::find 检查该值是否已存在，然后仅在该键不存在时插入该值。那就是：

if (mymap.find(42) == mymap.end()) 
    mymap.emplace(42, std::vector<bool>(125, false));

map::find 和 map::emplace 都具有对数时间复杂度；因此，在 emplace 之前调用 find 在性能关键场景中不会对性能造成太大影响。

【讨论】：

值得一提的是，即使mymap 已经包含该密钥，也会创建临时的std::vector<bool>(125, false)。

【参考方案3】：

使用map::try_emplace()（或C++17之前的map::emplace()）

std::vector 有一个构造函数，它采用初始大小和初始统一值。在您的情况下，假设您希望 125 作为初始大小。对于独立向量，您将使用：

size_t num_bools_we_want = 1234;
std::vector<bool> my_vec(num_bools_we_want, false);

现在，std::map 有一个名为map::try_emplace() 的方法，它将参数转发给值类型的构造函数，这实际上允许您选择它将用于新元素的构造函数。以下是它的使用方法

mymap.try_emplace(42, num_bools_we_want, false);

为键 42 创建一个值 std::vector<bool>(num_bools_we_want, false)。不创建临时向量（无论编译器优化如何）。

这个解决方案的唯一“问题”是try_emplace() 只存在于 C++17 之后。既然您询问了 C++11 - 该标准版本引入了 map::emplace()，除了制作密钥副本的问题外，它的作用几乎相同。有关emplace() 和try_emplace() 之间区别的讨论，请参阅this question。