C++(STL):30 ---關聯式容器map的operator[]和insert效率對比

通過前面的學習我們知道，map 容器模闆類中提供有 operator[ ] 和 insert() 這 2 個成員方法，而值得一提的是，這 2 個方法具有相同的功能，它們既可以實作向 map 容器中添加新的鍵值對元素，也可以實作更新（修改）map 容器已存儲鍵值對的值。舉個例子（程式一）：

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


int main()
{
  std::map<string, string> mymap;
  //借用 operator[] 添加新鍵值對
  mymap["player_01"] = "{\"username\":\"Bear\",\"deviceid\":\"baf8700ac280467fcaf581520dc510ebf1c61c42_3400_MS - 7C02(Micro - Star International Co., Ltd)\"}";
  cout << string("old mymap：") << mymap["player_01"] << endl;
  //借用 operator[] 更新某個鍵對應的值
  mymap["player_01"] = "{\"username\":\"Horse\",\"deviceid\":\"caf8700ac280467fcaf581520dc510ebf1c61c42_3400_MS - 7C02(Micro - Star International Co., Ltd)\"}";
  cout << "new mymap：" << mymap["player_01"] << endl;




  //借用insert()添加新鍵值對
  std::pair<string, string> STL = { "Javaplayer_02","{\"username\":\"C++\",\"deviceid\":\"qaf8700ac280467fcaf581520dc510ebf1c61c42_3400_MS - 7C02(Micro - Star International Co., Ltd)\"}" };
  std::pair<std::map<string, string>::iterator, bool> ret;
  ret = mymap.insert(STL);
  cout << "old ret.iter = <{" << ret.first->first << ", " << ret.first->second << "}, " << ret.second << ">" << endl;
  //借用 insert() 更新鍵值對
  mymap.insert(STL).first->second = "node js";
  cout << "new ret.iter = <" << ret.first->first << ", " << ret.first->second << ">" << endl;
  return 0;
}      

程式執行結果為：

old mymap：{"username":"Bear","deviceid":"baf8700ac280467fcaf581520dc510ebf1c61c42_3400_MS - 7C02(Micro - Star International Co., Ltd)"}
new mymap：{"username":"Horse","deviceid":"caf8700ac280467fcaf581520dc510ebf1c61c42_3400_MS - 7C02(Micro - Star International Co., Ltd)"}
old ret.iter = <{Javaplayer_02, {"username":"C++","deviceid":"qaf8700ac280467fcaf581520dc510ebf1c61c42_3400_MS - 7C02(Micro - Star International Co., Ltd)"}}, 1>
new ret.iter = <Javaplayer_02, node js>      

有關程式中 operator[ ] 和 insert() 成員方法的具體用法，讀者可翻閱前面的文章做詳細了解，這裡不再做過多解釋。

顯然，map 模闆類中 operator[ ] 和 insert() 的功能發生了重疊，這就産生了一個問題，誰的執行效率更高呢？

總的來說，讀者可記住這樣一條結論：當實作“向 map 容器中添加新鍵值對元素”的操作時，insert() 成員方法的執行效率更高；而在實作“更新 map 容器指定鍵值對的值”的操作時，operator[ ] 的效率更高。

至于為什麼，有興趣的讀者可繼續往下閱讀。

向map容器中增添元素，insert()效率更高

首先解釋一下，為什麼實作向 map 容器中添加新鍵值對元素，insert() 方法的執行效率比 operator[ ] 更高？回顧程式一中，如下語句完成了向空 mymap 容器添加新的鍵值對元素：

mymap["player_01"] = "{\"username\":\"Horse\",\"deviceid\":\"caf8700ac280467fcaf581520dc510ebf1c61c42_3400_MS - 7C02(Micro - Star International Co., Ltd)\"}";      

此行代碼中，mymap["player_01"] 實際上是 mymap.operator[ ](“STL教程”) 的縮寫（底層調用的 operator[ ] 方法），該方法會傳回一個指向 “STL教程” 對應的 value 值的引用。

但需要注意的是，由于此時 mymap 容器是空的，并沒有 "STL教程" 對應的 value 值。這種情況下，operator[ ] 方法會預設構造一個 string 對象，并将其作為 "STL教程" 對應的 value 值，然後傳回一個指向此 string 對象的引用。在此基礎上，代碼還會将 "{\"username\":\"Horse\",\"deviceid\":\"caf8700ac280467fcaf581520dc510ebf1c61c42_3400_MS - 7C02(Micro - Star International Co., Ltd)\"}" 指派給這個 string 對象。

也就是說，上面這行代碼的執行流程，可以等效為如下程式：

typedef map<string, string> mstr;
//建立要添加的預設鍵值對元素
pair<mstr::iterator, bool>res = mymap.insert(mstr::value_type("player_01", string()));
//将新鍵值對的值指派為指定的值
res.first->second = "{\"username\":\"Horse\",\"deviceid\":\"caf8700ac280467fcaf581520dc510ebf1c61c42_3400_MS - 7C02(Micro - Star International Co., Ltd)\"}";      

注意，這裡的 value_type(K,T) 指的是 map 容器中存儲元素的類型，其實際上就等同于 pair<K,T>。

可以看到，使用 operator[ ] 添加新鍵值對元素的流程是，先構造一個有預設值的鍵值對，然後再為其 value 指派。

那麼，為什麼不直接構造一個要添加的鍵值對元素呢，比如：

mymap.insert(mstr::value_type("C++", "脫發嚴重"));

此行代碼和上面程式的執行效果完全相同，但它省略了建立臨時 string 對象的過程以及析構該對象的過程，同時還省略了調用 string 類重載的指派運算符。由于可見，同樣是完成向 map 容器添加新鍵值對，insert() 方法比 operator[ ] 的執行效率更高。

更新map容器中的鍵值對，operator[]效率更高

仍以程式一中的代碼為例，如下分别是 operator[ ] 和 insert() 實作更新 mymap 容器中指定鍵對應的值的代碼：

//operator[]
mymap["C++"] = "脫發";
//insert()
std::pair<string, string> STL = { "node","霸王洗髮乳" };
mymap.insert(STL).first->second = "還是霸王洗髮乳好";      

僅僅從文法形式本身來考慮，或許已經促使很多讀者選擇 operator[ ] 了。

接下來，我們再從執行效率的角度對比以上 2 種實作方式。

從上面代碼可以看到，insert() 方法在進行更新操作之前，需要有一個 pair

類型（也就是 map::value_type 類型）元素做參數。這意味着，該方法要多

構造一個 pair 對象（附帶要構造 2 個 string 對象），并且事後還要析構此

pair 對象（附帶 2 個 string 對象的析構）。而和 insert() 方法相比，

operator[ ] 就不需要使用 pair 對象，自然不需要構造（并析構）任何 pair

對象或者 string 對象。是以，對于更新已經存儲在 map 容器中鍵值對的值，