C++17 中 std::map 和 std::unordered_map 的 try_emplace 与 insert_or_assign 方法详解

在 C++17 标准库中，std::map 和 std::unordered_map 容器引入了 try_emplace 和 insert_or_assign 这两个实用的成员函数。这两个方法为开发者在处理键值对的插入和更新操作时，提供了更为高效和灵活的选择，极大地提升了代码的性能和可维护性。下面将对这两个方法进行详细的介绍和分析。

1. try_emplace 方法

try_emplace 是 C++17 新引入的成员函数，主要用于在 std::map 或 std::unordered_map 中插入新的元素。它与 emplace 方法存在一定的区别，try_emplace 不会移动右值参数，即便最终插入操作未能成功执行。

1.1 功能描述

try_emplace 的核心功能是：当指定的键在容器中不存在时，它会使用传入的参数构造相应的值，并将键值对插入到容器中；而当指定的键已经存在于容器中时，try_emplace 不会执行任何操作，容器的状态保持不变。

1.2 返回值说明

该方法的返回值是一个 std::pair<iterator, bool> 类型的对象。其中，iterator 指向容器中与指定键对应的键值对（无论插入操作是否成功）；bool 值则表示本次插入操作是否成功，true 代表插入成功，false 代表插入失败（即键已存在）。

1.3 优势体现

对于那些对移动语义敏感的值类型，比如 std::unique_ptr 等智能指针类型，try_emplace 方法提供了更高的安全性。因为它不会在键已存在时错误地移动右值参数，从而避免了潜在的资源管理问题和未定义行为。

1.4 示例代码

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <string>

int main() {
    std::unordered_map<std::string, std::string> myMap;

    // 尝试插入键值对 "key1": "value1"
    auto result = myMap.try_emplace("key1", "value1");
    std::cout << "Key1 inserted: " << (result.second? "true" : "false") << std::endl;

    // 再次尝试插入键值对 "key1": "new_value"，由于键已存在，插入失败
    result = myMap.try_emplace("key1", "new_value");
    std::cout << "Key1 inserted again: " << (result.second? "true" : "false") << std::endl;

    // 遍历输出容器中的所有键值对
    for (const auto& pair : myMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }

    return 0;
}

2. insert_or_assign 方法

insert_or_assign 同样是 C++17 引入的成员函数，它主要用于在 std::map 或 std::unordered_map 中插入或更新键值对。

2.1 功能描述

insert_or_assign 的功能是：当指定的键在容器中不存在时，它会插入一个新的键值对；而当指定的键已经存在于容器中时，它会使用传入的新值来更新该键对应的旧值。

2.2 返回值说明

该方法的返回值是一个 iterator 类型的对象，它指向容器中插入或更新后的键值对。

2.3 示例代码

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <string>

int main() {
    std::unordered_map<std::string, std::string> myMap;

    // 插入键值对 "key1": "value1"
    auto it = myMap.insert_or_assign("key1", "value1");
    std::cout << "Key1 inserted/updated: " << it->second << std::endl;

    // 更新键值对 "key1" 的值为 "new_value"
    it = myMap.insert_or_assign("key1", "new_value");
    std::cout << "Key1 inserted/updated again: " << it->second << std::endl;

    // 遍历输出容器中的所有键值对
    for (const auto& pair : myMap) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }

    return 0;
}

3. 总结

• try_emplace：适用于在插入操作时，需要避免不必要的移动操作的场景，特别是对于那些对移动语义敏感的类型，使用 try_emplace 可以确保代码的安全性和正确性。
• insert_or_assign：适用于既需要插入新的键值对，又需要在键已存在时更新其值的场景。该方法提供了一种简洁的方式来处理这两种常见的操作需求。

如果开发者需要了解更详细的使用场景和性能分析，可以参考 C++ 标准库的官方文档，以获取更全面和准确的信息。