关于C++中双射映射及双向查找映射类型的技术问询

当然有办法实现这种双向查找的双射映射啦！C++标准库本身虽然没有直接提供开箱即用的双向map，但我们可以通过几种方式来满足你的需求——毕竟双射的核心要求是两边的元素都必须唯一，所以所有实现都要围绕这个规则来做：

• 手动封装双向映射类
  最直接的思路是维护两个标准容器，比如std::map<T1, T2>（正向映射）和std::map<T2, T1>（反向映射），然后自己写一个包装类来同步这两个容器的操作，确保插入、删除、修改时两边的状态一致，同时检查唯一性。

  这里给你一个简单的封装示例：

  #include <map>
  #include <stdexcept>
  #include <optional>
  
  template <typename T1, typename T2>
  class BiMap {
  private:
      std::map<T1, T2> forward_map_;
      std::map<T2, T1> reverse_map_;
  
  public:
      // 插入键值对，检查唯一性
      void insert(const T1& key, const T2& value) {
          if (forward_map_.contains(key) || reverse_map_.contains(value)) {
              throw std::invalid_argument("键或值已存在，违反双射规则");
          }
          forward_map_.emplace(key, value);
          reverse_map_.emplace(value, key);
      }
  
      // 通过T1键查找对应的T2值
      std::optional<T2> find_by_key(const T1& key) const {
          auto it = forward_map_.find(key);
          if (it != forward_map_.end()) {
              return it->second;
          }
          return std::nullopt;
      }
  
      // 通过T2值查找对应的T1键
      std::optional<T1> find_by_value(const T2& value) const {
          auto it = reverse_map_.find(value);
          if (it != reverse_map_.end()) {
              return it->second;
          }
          return std::nullopt;
      }
  
      // 按键删除
      void erase_by_key(const T1& key) {
          auto it = forward_map_.find(key);
          if (it != forward_map_.end()) {
              reverse_map_.erase(it->second);
              forward_map_.erase(it);
          }
      }
  
      // 按值删除
      void erase_by_value(const T2& value) {
          auto it = reverse_map_.find(value);
          if (it != reverse_map_.end()) {
              forward_map_.erase(it->second);
              reverse_map_.erase(it);
          }
      }
  };
  

  如果你需要更快的查找速度，也可以把std::map换成std::unordered_map，只要T1和T2类型支持哈希（或者你能提供自定义哈希函数）。

• 使用第三方库的现成实现
  如果你不想自己造轮子，可以用Boost库中的boost::bimap——这是专门为双向双射映射设计的组件，已经封装好了所有同步逻辑，用起来和标准map一样顺手，还支持多种容器类型（比如基于set、unordered_set的视图）。

  简单的使用示例：

  #include <boost/bimap.hpp>
  #include <iostream>
  
  // 定义一个int到string的双向map
  using IntStrBiMap = boost::bimap<int, std::string>;
  
  int main() {
      IntStrBiMap bm;
      bm.insert(IntStrBiMap::value_type(1, "one"));
      bm.insert(IntStrBiMap::value_type(2, "two"));
  
      // 正向查找：用int找string
      auto forward_it = bm.left.find(1);
      if (forward_it != bm.left.end()) {
          std::cout << "Key 1 maps to: " << forward_it->second << "\n";
      }
  
      // 反向查找：用string找int
      auto reverse_it = bm.right.find("two");
      if (reverse_it != bm.right.end()) {
          std::cout << "Value 'two' maps to: " << reverse_it->second << "\n";
      }
      return 0;
  }
  

  注意Boost不是C++标准库的一部分，使用前需要确保你的项目已经链接了Boost库。

需要提醒的是，不管用哪种方式，一定要严格保证插入的键值对满足双射规则——也就是不能有重复的T1键，也不能有重复的T2值，否则会导致查找结果混乱，甚至程序出错。

内容来源于stack exchange