C++ 中的关联键到键映射

Question

我正在搜索 C++ 中的 "Key to Key" 映射之类的东西。

我的意图如下：

每个键 - "left" 或 "right" 端都是唯一的
左边的键可以通过右边的键查找，反之亦然

举个例子，为了让我的意图更清楚，在代码中，它可能看起来像：

key2key<int, string> myMap; // int maps to string, string to int

myMap.insert(0, "zero");
myMap.insert(1, "one");
myMap.insert(2, "two");

myMap.insert(1, "zero"); // would throw an error
myMap.insert(9, "one"); // would throw an error as well

cout << myMap.lookupLeft(1) << endl; // prints "one"
cout << myMap.lookupRight("one") << endl; // prints "1"

当然我可以继续自己实现类似的东西，但是那里有什么东西吗？我不想重新发明轮子，所以也许可以修改或重用标准的 STL 容器或 boost。

为什么我觉得它有用？

假设您正在读取配置文件，并且还想写入或更改此配置文件。此配置文件可能包含一些在 C++ 内部表示为类型安全枚举类的字段。使用 "Key to Key" 映射是这些值的非常轻量级的生成器和类型转换器。

enum class DebugLevel {error, warning, debug};
const key2key<DebugLevel, string> debugLevelMap = {
  {DebugLevel::error, "error"},
  {DebugLevel::warning, "warning"},
  {DebugLevel::debug, "debug"},
}

DebugLevel foo = debugLevelMap.lookupRight("error");
string bar = debugLevelMap.lookupLeft(DebugLevel::warning);

Answer 1

您可以使用两个 std::map 轻松实现。

#include <iostream>
#include <map>
#include <stdexcept>
#include <string>

template<typename T1, typename T2>
class BidirectionalMap
{

private:

  std::map<T1, T2> lhs2rhs_ {};
  std::map<T2, T1> rhs2lhs_ {};

public:

  BidirectionalMap()
  {
  }

  // This is not thread-safe, if you need thread-safety, use a mutex.
  void
  insert(const T1& lhs, const T2& rhs)
  {
    if (this->lhs2rhs_.count(lhs) || this->rhs2lhs_.count(rhs))
      throw std::invalid_argument {"already mapped"};
    this->lhs2rhs_[lhs] = rhs;
    this->rhs2lhs_[rhs] = lhs;
  }

  T2
  lookupLeft(const T1& lhs) const
  {
    return this->lhs2rhs_.at(lhs);
  }

  T1
  lookupRight(const T2& rhs) const
  {
    return this->rhs2lhs_.at(rhs);
  }
};

template<typename T1, typename T2>
void
demo_insert(BidirectionalMap<T1, T2>& mymap, const T1& lhs, const T2& rhs)
{
  try
    {
      mymap.insert(lhs, rhs);
    }
  catch (const std::exception& e)
    {
      std::cerr << "cannot insert (" << lhs << ", " << rhs << "): "
                << e.what() << std::endl;
    }
}


int
main()
{
  using namespace std::literals;
  BidirectionalMap<int, std::string> mymap {};
  demo_insert(mymap, 0, "zero"s);
  demo_insert(mymap, 1, "one"s);
  demo_insert(mymap, 2, "two"s);
  demo_insert(mymap, 1, "zero"s);
  demo_insert(mymap, 9, "one"s);
  std::cout << mymap.lookupLeft(1) << std::endl;
  std::cout << mymap.lookupRight("one") << std::endl;
  return 0;
}

输出：

cannot insert (1, zero): already mapped
cannot insert (9, one): already mapped
one
1

Answer 2

当我发布我的第一个答案时，我并不知道 boost::bimap 这样的东西存在。我同意滚动您自己的双向地图可能不如使用可能非常高质量的 Boost 实现。如果您的项目已经依赖于 Boost，则更是如此。如果您最担心的是缺少 boost::bimap 的初始化列表构造函数，您可以轻松地将该功能添加为工厂函数。

#include <initializer_list>
#include <iostream>
#include <stdexcept>
#include <string>
#include <utility>

#include <boost/bimap.hpp>

template<typename T1, typename T2>
boost::bimap<T1, T2>
make_bimap(const std::initializer_list<std::pair<T1, T2>> initlist)
{
  using bimap_type = boost::bimap<T1, T2>;
  using value_type = typename bimap_type::value_type;
  bimap_type bimap {};
  for (const auto& iter : initlist)
    {
      if (!bimap.insert(value_type {iter.first, iter.second}).second)
        throw std::invalid_argument {"already mapped"};
    }
  return bimap;
}

int
main()
{
  using namespace std::literals;
  const auto bimap = make_bimap<int, std::string>({
      {0, "zero"s},
      {1, "one"s},
      {2, "two"s},
   // {1, "zero"s},  // would throw
   // {9, "one"s},   // would throw
  });
  std::cout << bimap.left.at(1) << std::endl;
  std::cout << bimap.right.at("one") << std::endl;
  return 0;
}

输出：

one
1

最初提到 boost::bimap 的功劳转到@Pradhan。

C++ 中的关联键到键映射

Associative Key to Key map in C++

c++

containers

boost

stl

c++11