一篇搞懂C++ STL std::pair的使用

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前言

在C++标准模板库（STL）中，std::pair 是一个简单却非常有用的类模板，它用于将两个不同类型的值组合成一个单一的对象。std::pair 通常用于需要将两个相关的数据打包在一起的场景，例如在容器中存储键值对、函数返回多个值等。理解 std::pair 的使用方法有助于更高效地组织和处理数据。

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什么是 std::pair，以及为什么使用它？

std::pair 是一个类模板，定义在 C++ 标准库的 <utility> 头文件中。它用于存储两个值（可以是不同类型），并提供了一个简单的接口来访问这两个值。每个 std::pair 对象包含两个公共成员：first 和 second，分别表示第一个和第二个值。

为什么使用 std::pair：

1. 数据打包：能够将两个相关的值打包成一个对象，方便一起传递和管理。
2. 简化代码：在需要返回多个值的函数中，std::pair 提供了一种简洁的方式来返回两个值。
3. 容器的应用：在容器如 std::map 和 std::set 中，std::pair 用于存储键值对，提供便捷的操作接口。

std::pair 的构造函数

1. 默认构造函数

   std::pair();
   

   std::pair<int, std::string> myPair;
   // 创建一个空的std::pair，first 和 second 默认初始化
   

2. 参数构造函数

   std::pair(const T1& first, const T2& second);
   

   std::pair<int, std::string> myPair(1, "one");
   // 创建一个包含整数1和字符串"one"的std::pair
   

3. 复制构造函数

   std::pair(const std::pair& other);
   

   std::pair<int, std::string> original(2, "two");
   std::pair<int, std::string> copy(original);
   // 复制构造std::pair
   

4. 移动构造函数

   std::pair(std::pair&& other) noexcept;
   

   std::pair<int, std::string> original(3, "three");
   std::pair<int, std::string> moved(std::move(original));
   // 移动构造std::pair
   

5. std::make_pair 工厂函数

   template <class T1, class T2>
   std::pair<T1, T2> make_pair(T1&& first, T2&& second);
   

   auto myPair = std::make_pair(4, "four");
   // 使用make_pair创建std::pair
   

std::pair 的操作函数

1. 成员访问

   T1& first;
   T2& second;
   

   std::pair<int, std::string> myPair(5, "five");
   std::cout << "First: " << myPair.first << ", Second: " << myPair.second << std::endl;
   // 访问和打印first和second成员
   

2. operator== 和 operator!=

   bool operator==(const std::pair& other) const;
   bool operator!=(const std::pair& other) const;
   

   std::pair<int, std::string> p1(6, "six");
   std::pair<int, std::string> p2(6, "six");
   if (p1 == p2) {std::cout << "Pairs are equal" << std::endl;
   }
   

3. operator<, operator<=, operator>, operator>=

   bool operator<(const std::pair& other) const;
   bool operator<=(const std::pair& other) const;
   bool operator>(const std::pair& other) const;
   bool operator>=(const std::pair& other) const;
   

   std::pair<int, std::string> p1(7, "seven");
   std::pair<int, std::string> p2(8, "eight");
   if (p1 < p2) {std::cout << "p1 is less than p2" << std::endl;
   }
   

示例代码

下面的示例展示了 std::pair 的各种构造函数和操作函数的使用：

#include <iostream>
#include <utility> // For std::pair and std::make_pairint main() {// 使用默认构造函数std::pair<int, std::string> defaultPair;std::cout << "Default Pair - First: " << defaultPair.first << ", Second: " << defaultPair.second << std::endl;// 使用参数构造函数std::pair<int, std::string> paramPair(1, "one");std::cout << "Param Pair - First: " << paramPair.first << ", Second: " << paramPair.second << std::endl;// 使用复制构造函数std::pair<int, std::string> copyPair(paramPair);std::cout << "Copy Pair - First: " << copyPair.first << ", Second: " << copyPair.second << std::endl;// 使用移动构造函数std::pair<int, std::string> movePair(std::move(paramPair));std::cout << "Move Pair - First: " << movePair.first << ", Second: " << movePair.second << std::endl;// 使用std::make_pair工厂函数auto makePair = std::make_pair(2, "two");std::cout << "Make Pair - First: " << makePair.first << ", Second: " << makePair.second << std::endl;// 成员访问std::cout << "Member Access - First: " << makePair.first << ", Second: " << makePair.second << std::endl;// 使用比较操作符std::pair<int, std::string> pair1(3, "three");std::pair<int, std::string> pair2(3, "three");if (pair1 == pair2) {std::cout << "pair1 is equal to pair2" << std::endl;}if (pair1 < std::pair<int, std::string>(4, "four")) {std::cout << "pair1 is less than (4, four)" << std::endl;}return 0;
}

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总结

std::pair 是 C++ 标准库中的一个简单而有效的工具，用于将两个相关的值打包在一起。它提供了多种构造函数和操作函数，使得数据管理和操作变得更加灵活和高效。通过掌握 std::pair 的使用，你可以更方便地组织和传递数据，并在各种编程场景中提高代码的可读性和可维护性。