C++ Boost Bimap示例详细讲解

一、提要

库 Boost.Bimap 基于 Boost.MultiIndex 并提供了一个无需先定义即可立即使用的容器。该容器类似于 std::map，但支持从任一侧查找值。 Boost.Bimap 允许您根据访问地图的方式创建任意一侧都可以作为关键点的地图。当您访问左侧作为键时，右侧是值，反之亦然。

二、示例

Example13.1.Usingboost::bimap

#include <boost/bimap.hpp>
#include <string>
#include <iostream>
int main()
{
  typedef boost::bimap<std::string, int> bimap;
  bimap animals;
  animals.insert({"cat", 4});
  animals.insert({"shark", 0});
  animals.insert({"spider", 8});
  std::cout << animals.left.count("cat") << '\n';
  std::cout << animals.right.count(8) << '\n';
}

boost::bimap 定义在 boost/bimap.hpp 中，提供了两个成员变量 left 和 right ，可用于访问 boost::bimap 统一的两个 std::map 类型的容器。在示例 13.1 中，left 使用 std::string 类型的键来访问容器，而 right 使用 int 类型的键。

除了支持使用左侧或右侧容器访问单个记录外，boost::bimap 还允许您将记录视为关系（参见示例 13.2）。

示例 13.2。访问关系

#include <boost/bimap.hpp>
#include <string>
#include <iostream>
int main()
{
  typedef boost::bimap<std::string, int> bimap;
  bimap animals;
  animals.insert({"cat", 4});
  animals.insert({"shark", 0});
  animals.insert({"spider", 8});
  for (auto it = animals.begin(); it != animals.end(); ++it)
    std::cout << it->left << " has " << it->right << " legs\n";
}

不必使用左或右访问记录。通过迭代记录，单个记录的左右部分可通过迭代器获得。

虽然 std::map 附带一个名为 std::multimap 的容器，它可以使用相同的键存储多条记录，但 boost::bimap 没有这样的等价物。但是，这并不意味着在 boost::bimap 类型的容器中存储具有相同键的多条记录是不可能的。严格来说，两个必需的模板参数指定左和右的容器类型，而不是要存储的元素的类型。如果未指定容器类型，则默认使用容器类型 boost::bimaps::set_of。此容器与 std::map 一样，仅接受具有唯一键的记录。

示例 13.3。显式使用 boost::bimaps::set_of

#include <boost/bimap.hpp>
#include <string>
#include <iostream>
int main()
{
  typedef boost::bimap<boost::bimaps::set_of<std::string>,
    boost::bimaps::set_of<int>> bimap;
  bimap animals;
  animals.insert({"cat", 4});
  animals.insert({"shark", 0});
  animals.insert({"spider", 8});
  std::cout << animals.left.count("spider") << '\n';
  std::cout << animals.right.count(8) << '\n';
}

示例 13.3 指定了 boost::bimaps::set_of。

除了 boost::bimaps::set_of 之外的其他容器类型可用于自定义 boost::bimap。

示例 13.4。使用 boost::bimaps::multiset_of 允许重复

#include <boost/bimap.hpp>
#include <boost/bimap/multiset_of.hpp>
#include <string>
#include <iostream>
int main()
{
  typedef boost::bimap<boost::bimaps::set_of<std::string>,
    boost::bimaps::multiset_of<int>> bimap;
  bimap animals;
  animals.insert({"cat", 4});
  animals.insert({"shark", 0});
  animals.insert({"dog", 4});
  std::cout << animals.left.count("dog") << '\n';
  std::cout << animals.right.count(4) << '\n';
}

Example13.4

示例 13.4 使用容器类型 boost::bimaps::multiset_of，它在 boost/bimap/multiset_of.hpp 中定义。它的工作方式类似于 boost::bimaps::set_of，除了键不需要是唯一的。示例 13.4 将在搜索有四条腿的动物时成功显示 2。

因为 boost::bimaps::set_of 默认用于 boost::bimap 类型的容器，所以不需要显式包含头文件 boost/bimap/set_of.hpp。但是，当使用其他容器类型时，必须包含相应的头文件。

除了上面显示的类之外，Boost.Bimap 还提供以下类：boost::bimaps::unordered_set_of、boost::bimaps::unordered_multiset_of、boost::bimaps::list_of、boost::bimaps::vector_of 和 boost： :bimaps::unconstrained_set_of。除了 boost::bimaps::unconstrained_set_of，所有其他容器类型都像标准库中的对应容器一样运行。

示例 13.5。使用 boost::bimaps::unconstrained_set_of 禁用一侧

#include <boost/bimap.hpp>
#include <boost/bimap/unconstrained_set_of.hpp>
#include <boost/bimap/support/lambda.hpp>
#include <string>
#include <iostream>
int main()
{
  typedef boost::bimap<std::string,
    boost::bimaps::unconstrained_set_of<int>> bimap;
  bimap animals;
  animals.insert({"cat", 4});
  animals.insert({"shark", 0});
  animals.insert({"spider", 8});
  auto it = animals.left.find("cat");
  animals.left.modify_key(it, boost::bimaps::_key = "dog");
  std::cout << it->first << '\n';
}

boost::bimaps::unconstrained_set_of 可用于禁用 boost::bimap 的一侧。在示例 13.5 中，boost::bimap 的行为类似于 std::map。您无法访问通过腿搜索动物的权利。

示例 13.5 说明了为什么首选 boost::bimap 而不是 std::map 的另一个原因。由于 Boost.Bimap 基于 Boost.MultiIndex，因此 Boost.MultiIndex 的成员函数可用。示例 13.5 使用 modify_key() 修改密钥——这是 std::map 无法实现的。

注意密钥是如何修改的。使用 boost::bimaps::_key 为当前键分配一个新值，这是一个在 boost/bimap/support/lambda.hpp 中定义的占位符。

boost/bimap/support/lambda.hpp 还定义了 boost::bimaps::_data。调用成员函数 modify_data() 时，boost::bimaps::_data 可用于修改 boost::bimap 类型容器中的值。

练习

使用 Boost.Bimap 实现类animals_container：

#include <boost/optional.hpp>
#include <string>
#include <vector>
#include <iostream>
struct animal
{
    std::string name;
    int legs;
    animal(std::string n, int l) : name(n), legs(l) {}
};
class animals_container
{
public:
    void add(animal a)
    {
        // TODO: Implement this member function.
    }
    boost::optional<animal> find_by_name(const std::string &name) const
    {
        // TODO: Implement this member function.
        return {};
    }
    std::vector<animal> find_by_legs(int from, int to) const
    {
        // TODO: Implement this member function.
        return {};
    }
};
int main()
{
    animals_container animals;
    animals.add({ "cat", 4 });
    animals.add({ "ant", 6 });
    animals.add({ "spider", 8 });
    animals.add({ "shark", 0 });
    auto shark = animals.find_by_name("shark");
    if (shark)
        std::cout << "shark has " << shark->legs << " legs\n";
    auto animals_with_4_to_6_legs = animals.find_by_legs(4, 7);
    for (auto animal : animals_with_4_to_6_legs)
        std::cout << animal.name << " has " << animal.legs << " legs\n";
}

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