C++ map（STL map）operator[]和insert()效率对比（深度剖析）

通过前面的学习我们知道，map 容器模板类中提供有 operator[ ] 和 insert() 这 2 个成员方法，而值得一提的是，这 2 个方法具有相同的功能，它们既可以实现向 map 容器中添加新的键值对元素，也可以实现更新（修改）map 容器已存储键值对的值。

举个例子（程序一）：

#include <iostream>
#include <map>  //map
#include <string> //string
using namespace std;
int main()
{
    std::map<string, string> mymap;
    //借用 operator[] 添加新键值对
    mymap["STL教程"] = "https://www.xinbaoku.com/java/";
    cout << "old mymap：" << mymap["STL教程"] << endl;
    //借用 operator[] 更新某个键对应的值
    mymap["STL教程"] = "https://www.xinbaoku.com/stl/";
    cout << "new mymap：" << mymap["STL教程"] << endl;

    //借用insert()添加新键值对
    std::pair<string, string> STL = { "Java教程","https://www.xinbaoku.com/python/" };
    std::pair<std::map<string, string>::iterator, bool> ret;
    ret = mymap.insert(STL);
    cout << "old ret.iter = <{" << ret.first->first << ", " << ret.first->second << "}, " << ret.second << ">" << endl;
    //借用 insert() 更新键值对
    mymap.insert(STL).first->second = "https://www.xinbaoku.com/java/";
    cout << "new ret.iter = <" << ret.first->first << ", " << ret.first->second << ">" << endl;
    return 0;
}

程序执行结果为：

old mymap：https://www.xinbaoku.com/java/
new mymap：https://www.xinbaoku.com/stl/
old ret.iter = <{Java教程, https://www.xinbaoku.com/python/}, 1>
new ret.iter = <Java教程, https://www.xinbaoku.com/java/>

有关程序中 operator[ ] 和 insert() 成员方法的具体用法，读者可翻阅前面的文章做详细了解，这里不再做过多解释。

显然，map 模板类中 operator[ ] 和 insert() 的功能发生了重叠，这就产生了一个问题，谁的执行效率更高呢？

总的来说，读者可记住这样一条结论：当实现“向 map 容器中添加新键值对元素”的操作时，insert() 成员方法的执行效率更高；而在实现“更新 map 容器指定键值对的值”的操作时，operator[ ] 的效率更高。

至于为什么，有兴趣的读者可继续往下阅读。

向map容器中增添元素，insert()效率更高

首先解释一下，为什么实现向 map 容器中添加新键值对元素，insert() 方法的执行效率比 operator[ ] 更高？回顾程序一中，如下语句完成了向空 mymap 容器添加新的键值对元素：

mymap["STL教程"] = "https://www.xinbaoku.com/java/";

此行代码中，mymap["STL教程"] 实际上是 mymap.operator[ ](“STL教程”) 的缩写（底层调用的 operator[ ] 方法），该方法会返回一个指向 “STL教程” 对应的 value 值的引用。

但需要注意的是，由于此时 mymap 容器是空的，并没有 "STL教程" 对应的 value 值。这种情况下，operator[ ] 方法会默认构造一个 string 对象，并将其作为 "STL教程" 对应的 value 值，然后返回一个指向此 string 对象的引用。在此基础上，代码还会将 "https://www.xinbaoku.com.java/" 赋值给这个 string 对象。

也就是说，上面这行代码的执行流程，可以等效为如下程序：

typedef map<string, string> mstr;
//创建要添加的默认键值对元素
pair<mstr::iterator, bool>res = mymap.insert(mstr::value_type("STL教程", string()));
//将新键值对的值赋值为指定的值
res.first->second = "https://www.xinbaoku.com/java/";

注意，这里的 value_type(K,T) 指的是 map 容器中存储元素的类型，其实际上就等同于 pair<K,T>。

可以看到，使用 operator[ ] 添加新键值对元素的流程是，先构造一个有默认值的键值对，然后再为其 value 赋值。

那么，为什么不直接构造一个要添加的键值对元素呢，比如：

mymap.insert(mstr::value_type("STL教程", "https://www.xinbaoku.com/java/"));

此行代码和上面程序的执行效果完全相同，但它省略了创建临时 string 对象的过程以及析构该对象的过程，同时还省略了调用 string 类重载的赋值运算符。由于可见，同样是完成向 map 容器添加新键值对，insert() 方法比 operator[ ] 的执行效率更高。

更新map容器中的键值对，operator[]效率更高

仍以程序一中的代码为例，如下分别是 operator[ ] 和 insert() 实现更新 mymap 容器中指定键对应的值的代码：

//operator[]
mymap["STL教程"] = "https://www.xinbaoku.com/stl/";
//insert()
std::pair<string, string> STL = { "Java教程","https://www.xinbaoku.com/python/" };
mymap.insert(STL).first->second = "https://www.xinbaoku.com/java/";

仅仅从语法形式本身来考虑，或许已经促使很多读者选择 operator[ ] 了。接下来，我们再从执行效率的角度对比以上 2 种实现方式。

从上面代码可以看到，insert() 方法在进行更新操作之前，需要有一个 pair 类型（也就是 map::value_type 类型）元素做参数。这意味着，该方法要多构造一个 pair 对象（附带要构造 2 个 string 对象），并且事后还要析构此 pair 对象（附带 2 个 string 对象的析构）。

而和 insert() 方法相比，operator[ ] 就不需要使用 pair 对象，自然不需要构造（并析构）任何 pair 对象或者 string 对象。因此，对于更新已经存储在 map 容器中键值对的值，应优先使用 operator[ ] 方法。