const map access element using [] operator [C++]

 這篇主要想記錄一下 const map 想要利用 [] operator 存取元素時會遇到的問題與解決方式。

 首先一般我們常會利用 [] operator 來存取, 賦值給 map 中的元素，例如:

  map<int, int> m;

  m[0] = 1;

  m[1] = 2;

  cout<<m[1]<<endl;

但是今天如果這個 map 是 const 的則就不能夠使用 [] operator，例如:

 const auto const_map = m;

 cout<<m[0]<<endl;  // compiler error: error: passing ‘const std::map<int, int>’ as ‘this’ argument discards qualifiers [-fpermissive]

 這是因為 non-const 的 member function 使用了 const 的 data member，因為 const_map 被宣告

為 const 的 object 所以它的 data member 也都是 const 的，而 map 的 [] operator 並沒有 const 版

本的 overloading，可以參考  C++ reference ， map [] operator 的定義:

mapped_type& operator[] (const key_type& k);
mapped_type& operator[] (key_type&& k);

衍伸的問題是其他的 STL container 有 const 版本的 [] operator (ex: vector) ，為何 map 不提供?

vector [] operator 定義:

reference operator[] (size_type n);
const_reference operator[] (size_type n) const;

原因可以在 map stl 的實現中找到，以下是某版本的 map stl 中 [] operator 的實作(各版之間差異不大)

mapped_type& operator[](key_type&& __k)  {    
    // concept requirements
    __glibcxx_function_requires(_DefaultConstructibleConcept<mapped_type>)
    iterator __i = lower_bound(__k);
    // __i->first is greater than or equivalent to __k.
    if (__i == end() || key_comp()(__k, (*__i).first))
      __i = _M_t._M_emplace_hint_unique(__i, std::piecewise_construct,
                    std::forward_as_tuple(std::move(__k)),
                    std::tuple<>());
    return (*__i).second;

}   

在 [] operator 的實作中，會先用 binary search 找到 input 的 Key 值，如果該 key 值不存在於 map中，

則 map 會賦予該 key 值一個 default 的 value 並存入 map中，因此可以發現這個操作會有機會改動到

map本身，因此是個 non-const的操作，這注定了 [] operator 不可能為 const function。

所以遇到想在 const map 中存取元素的情況就必須使用有 const 操作的 .at() 或是 find() 函數。

map::find

iterator find (const key_type& k);
const_iterator find (const key_type& k) const;

map::at

mapped_type& at (const key_type& k);
const mapped_type& at (const key_type& k) const;

* map.at() 在遇到不存在的 key 值時跟 vector.at() 一樣會丟出 out_of_range exception.