为什么vector :: operator[]的实现不像map :: operator[]？

Question

< p >有没有什么理由让 std :: vector 的 operator [] 只返回引用而不是插入新元素？ vector :: operator 的cppreference.com页面说 在这里

< blockquote>

与 std :: map :: operator [] 不同，此运算符从不在容器中插入新元素。

虽然 map :: operator [] 的页面如下所述

< blockquote>

“返回映射到等于键的密钥的值的引用，如果不存在这样的键，则执行插入。”

为什么不能通过调用 vector :: push_back 或 vector :: insert 来实现 vector :: operator [] ，就像 map :: operator [] 一样调用 insert（std :: make_pair（key，T（）））。first-＆gt; second; ？

- 1337ninja

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实际上实现std::map::operator[] 的方式已经造成了足够多的混淆。对于访问超出边界的 std::vector来说，UB是可以接受的。 - πάντα ῥεῖ

想象一下，如果我们在some_vector的大小为10时写入了some_vector[1000]会发生什么。嗯，我不知道在中间的990个条目中该想象些什么。 - user2486888

@KerrekSB，怎么回事？在映射中没有需要初始化的中间条目。 - Tyler

我认为问题的区别在于，为什么std::map::operator[]()即使只是访问一个不存在的键，也会插入一个元素？ - scottbb

@scottbb 那正是我的疑问。 - 1337ninja

Answer 1

简单来说：因为这没有意义。你希望得到什么？

std::vector<int> a = {1, 2, 3};
a[10] = 4;

要做什么？即使您指定了索引10，也要创建第四个元素？创建第3到10个元素并返回对最后一个元素的引用？两者都不是特别直观。

如果您真的想使用operator[]填充vector值而不是push_back，则可以在向量上调用resize来创建这些元素，然后再对它们进行设置。

编辑：或者，如果您实际上想要有一个关联容器，在这种情况下，除排序外索引也很重要，那么std::map<int, YourData>可能更加合适。

- jplatte

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值得强调的关键点是：对于map，运算符最多在给定的键上插入一个元素。对于vector，您还必须在其他索引处插入其他元素。 - Kerrek SB

值得一提的是，C++比许多其他语言更注重性能问题（例如Java）。这就是为什么vector::operator[]不执行边界检查的原因；如果您觉得需要，可以手动选择加入它们，但是C++希望在这里没有任何开销。即使在向向量中插入不存在的元素有意义，它也会直接违反性能目标。如果您希望进行边界检查，或者希望自动插入元素，则可以在vector之上构建一个更高级别的类并选择加入。 - GManNickG

@GManNickG 所以基本上，如果我想要插入不存在的元素，那么由于向量是一个序列容器，我被迫使用映射吗？ - 1337ninja

@1337ninja：不是的。就像我写的那样，你可以使用resize和push_back来操作std::vector。这真的取决于你的用例，而你还没有很好地解释它。 - jplatte

Answer 2

一个map和一个vector是完全不同的概念。Map是一种“关联容器”，而vector是一种“序列容器”。阐述它们之间的区别超出了这个答案的范围，尽管在最肤浅的层面上，一个map通常被实现为红黑树，而一个vector则是一个包裹在C风格数组上的复杂封装（元素在内存中连续存储）。

如果你想检查一个元素是否已经存在，你需要调整整个容器的大小。但如果你决定删除该元素呢？你该怎么处理刚刚创建的条目呢？用一个map：

std::map<int, int> m; 
m[1] = 1; 
m.erase(m.begin());

这是一个常量操作。

使用向量时：

std::vector<int> v;
// ... initialize some values between 25 and 100
v[100] = 1;
v.erase(v.begin() + 25, v.end());

这是一种线性操作。与 map 相比，这种操作非常低效。虽然这只是一个人为的例子，但可以想象在其他情况下它可能会爆炸。至少，大多数人都会尽量避免使用 operator[]，因为它本身就有成本（维护和代码复杂度）。

- uh oh somebody needs a pupper

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+1 是因为你提到了向量和指针是基于两个不同的数据结构。向量本质上是一种高级数组，而映射是基于指针的。如果需要使用迭代器进行搜索，则映射非常有用。如果你知道需要哪个元素在数组中，那么向量非常棒。 - Caperneoignis

Answer 3

std::vector的operator[]只返回引用而不是插入新元素，这是否有任何原因呢？

std::vector::operator[]以类似数组的方式实现，因为std::vector是一个序列容器（即类似于数组）。对于整数类型的标准数组，不能超出范围进行访问。同样，访问std::vector::operator[]时，如果索引超出向量的长度，则是不允许的。所以，是的，它没有按照您所要求的那样实现的原因是，在C++中没有其他情况下，数组的行为都像那样。

std::map::operator[]不是一个序列容器。它的语法使其类似于其他语言中的关联数组。在C++（及其前身C）方面，map::operator[]只是语法糖。它是operator[]家族中的“黑羊”，而不是std::vector::operator[]。

关于C++规范的有趣部分是，使用std::map::operator[]访问不存在的键会向映射添加一个元素。因此，

#include <iostream>
#include <map>
int main(void) {
   std::map<char, int> m;
   m['a'] = 1;
   std::cout << "m['a'] == " << m['a'] << ", m.size() == " << m.size() << std::endl;
   std::cout << "m['b'] == " << m['b'] << ", m.size() == " << m.size() << std::endl;
}

结果为：

m['a'] == 1, m.size() == 1
m['b'] == 0, m.size() == 2

另请参见：C++中map[]和map.at之间的区别？

如果键不存在，[map::at]会引发异常，如果元素不存在，find会返回aMap.end()，如果相应的键没有值，则operator[]会值初始化一个新值。

- scottbb