STL 之 unordered_map

原理

unordered_map 内部实现是散列表，是一个无序的容器。内部实现的散列表采用了链地址法，意思是使用链表来解决散列冲突。当往容器中加入一个元素的时候，会计算散列值，然后取余之后放到一个桶 (bucket) 里。如果不断往容器加元素，那么所有的桶都会变成一个很长的链表，这样效率就很低了，这种情况应该如何避免呢？unordered_map 采用了扩容的机制，当负载因子 (load factor) 超过了阈值，就会进行一次扩容。负载因子的计算方法是总键值对数除以桶数。扩容的时候，会重新计算散列，重新放入到桶里。

cplusplus 文档：https://www.cplusplus.com/reference/unordered_map/unordered_map/

代码声明

从以下的代码中，我们可以看到 unordered_map 内部的存储使用 allocator 来管理的，存储的是 std::pair 类型的数据。

  template<class _Key, class _Tp,
	   class _Hash = hash<_Key>,
	   class _Pred = std::equal_to<_Key>,
	   class _Alloc = std::allocator<std::pair<const _Key, _Tp> > >
    class unordered_map;

自定义类型

一个自定义的类型，如果要作为 Key，应该如何写代码呢？假如我们定义了一个 Apple 类型，里面只有构造器（构造器内部只有输出）。直接将 Apple 作为 key 会出现报以下错误。std::hash<Apple> does not provide a call provider. 这意味着需要我们自定义散列的规则。如果细细思考 unordered_map 的模板参数，你会发现你不仅需要定义散列的规则，还需要定义相等判定的规则。

散列

可以采用的实现方式：

• 覆写 operator() 的类或者结构体，需要在 unordered_map 实例化的地方指定模板参数

struct apple_hash {
  std::size_t operator()(const Apple& apple) const {
    return std::hash<int>()(apple.GetData());
  }
};

std::unordered_map<Apple, int, apple_hash> apple_to_int;

• 特化 std::hash 来实现，经过特化后，在使用 unordered_map 的时候就不用指定模板参数了

特化 std::hash 的方法如下，覆写 operator() 需要注意几个细节，返回类型是 size_t，输入的参数是 const 引用，函数体是 const。

template<>
struct std::hash<Apple> {
  std::size_t operator()(const Apple& apple) const {
    return std::hash<int>()(apple.GetData());
  }
};

判等

• 覆写 operator() 的类或者结构体作为模板参数

struct apple_equal {
  bool operator()(const Apple& x, const Apple& y) const {
    std::cout << "apple_equal" << std::endl;
    return x.GetData() == y.GetData();
  }
};

std::unordered_map<Apple, int, std::hash<Apple>, apple_equal> apple_to_int;  // 不知道怎么跳过第三个参数进行实例化hhh

• 特化 std::equal_to来实现

template<>
struct std::equal_to<Apple> {
  bool operator()(const Apple& x, const Apple& y) const {
    return x.GetData() == y.GetData();
  }
};

• 覆写类的 operator==() 方法

bool operator==(const Apple& apple) const {
  return this->data_ == apple.data_;
}