C++的 map 当键(Key)不存在的时候会发生什么?

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2024年9月14日 18:27

在面试流程（例如筛选）的早期阶段，一位 Google 招聘人员曾向我问过这个问题。

在C++中，当你使用std::map访问一个不存在的键时，行为取决于你是如何访问它的。

使用下标操作符 [] 访问时

如果键不存在，std::map 会默认插入一个该键的元素，并为其赋值为类型的默认值。比如，如果 map 的值类型是 int，那么它会插入该键并赋值为 0。

例子：

std::map<int, int> myMap;
int value = myMap[10]; // 如果键10不存在，会插入myMap[10] = 0

使用 at() 方法访问时

如果键不存在，at() 会抛出 std::out_of_range 异常。

例子：

std::map<int, int> myMap;
try {
    int value = myMap.at(10); // 如果键10不存在，会抛出异常
} catch (const std::out_of_range& e) {
    std::cout << "Key not found!" << std::endl;
}

使用 find() 方法

find() 方法不会修改 map，它返回一个迭代器。如果键不存在，它会返回 map.end()。

例子：

std::map<int, int> myMap;
auto it = myMap.find(10);
if (it == myMap.end()) {
    std::cout << "Key not found!" << std::endl;
} else {
    std::cout << "Value: " << it->second << std::endl;
}

C++ std::map 和 std::unordered_map的比较

std::unordered_map 处理不存在的键与 std::map 类似，但有一些差异，主要是因为它们内部的数据结构不同。

map 和 unordered_map 的区别：

顺序：std::map 是有序的（内部实现为平衡树），所以元素会按键的顺序排列。而 std::unordered_map 是无序的，使用哈希表存储元素，因此没有特定的顺序。
性能：std::unordered_map 通常有更快的平均访问时间（由于哈希结构，平均时间复杂度为 O(1)），而 std::map 的访问时间复杂度为 O(log n)，因为其内部实现为树结构。然而，如果发生大量哈希冲突，unordered_map 在最坏情况下的时间复杂度可能是 O(n)。

总的来说，std::unordered_map 和 std::map 在处理不存在的键时，对于 []、at() 和 find() 的行为相似，但它们在顺序和性能方面存在差异。

总结

使用 [] 访问时，如果键不存在，map 会插入一个新元素并赋予默认值。
使用 at() 访问时，如果键不存在，会抛出异常。
使用 find() 可以检查键是否存在，而不会修改 map。

英文：C++: Access a Non-existent Key in std::map or std::unordered_map

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