C++ unordered_map、mulitimap、set、map

一、关联式容器

　　在C++ STL中，有几类常见的关联式容器：unordered_map、mulitimap、set

二、红黑树 RB_tree

　　红黑树是平衡二分查找树中常被使用的一种。平衡二分搜索树的特征：排列规则有利search和insert，并保持适度平衡——无任何节点过深。

　　提供遍历操作和interators，按正常规则遍历，便能获得排序状态。map允许元素的data被改变，只有元素的value才是不可以被改变的。

2.1 rb_tree源码实现

template <class Key,
class Value, 
class KeyofValue, 
class Compare, //比较大小的规则
class Alloc=alloc>
class rb_tree{
    protected:
        typedef __rb_tree_node<Value> rb_tree_node;
        ...
    public:
        typedef rb_tree_node* link_type;
        ...
    protected:
        size_type node_count; //rb_tree的大小（节点数量）
        link_type header;
        Compare key_compare; //key的大小比较规则
};

三、set，multiset

　　set，multiset以rb_tree为底层结构，因此具有元素自动排序的特性。set，multiset的key和value合二为一，value就是key，所以无法使用interator改变value值。

　　set的元素key必须独一无二，multiset的元素key可以重复。

set的类模板源码大致如下（不一定准确）：

template <class Key,
                class Compare=less<Key>,
                class Alloc=alloc>
class set {
    typedef Key key_type;
    typedef Key Value_type;
    typedef Compare key_compare;
    typedef Compare value_compare;
private：
     typedef rb_tree<key_type,value_type,...> rep_type;
public:
    typedef typename rep_type::const_iterator iterator;
...
}

　　所以实际上定义的set<int> set，底层是定义了set<int,less<int>,alloc> set, 里面内含了红黑树的结构。set的所有操作，都转为底层红黑树的操作，从这层意义看，set未尝不是个 container adapter。

四、map，multimap

　　map，multimap以红黑树为底层结构，因此有元素自动排序的特性，排序的依据是key。按照iterator的++遍历，便能获得排序状态。

注意，无法使用map/multimap的iterator改变元素的key值，但是可以用它来改变元素的data。因此map，multimap内部自动将user指定的key type设为const以此来禁止user对元素的key赋值。

　　map的元素key必须独一无二，multimap的元素key可以重复。

　　map的类模板源码大致如下（不一定准确）：

template <class Key,
class T, 
class Compare=less<key>, //比较大小的规则
class Alloc=alloc>
class map {
public:
    typedef Key key_type;
    typedef T data_type;
    typedef T mapped_type;
    typedef pair<const Key, T> value_type;
    typedef Compare key_compare;
private:
    //底层实现的红黑树
    typedef rb_tree<key_type, value_type, 
    select1st<value_type>, key_compare, Alloc> rep_type;
    //select1st意味着取出第一个key
    rep_type t;
public:
    typedef typename rep_type::iterator iterator;
...
};