使用STL的hash map要點

使用了很久visual stdio 2003了，只知道mfc公升級到了7.0，atl也公升級到了7.0，對於這兩個經典的類庫做了一些研究，但一直沒有注意c++標準庫的變化。

今天嘗試的使用了stdext::hash_map這個庫，果然不錯。下面寫下一些心得。

hash_map類在標頭檔案hash_map中，和所有其它的c++標準庫一樣，標頭檔案沒有副檔名。如下宣告：

#include

using namespace std;

using namespace stdext;

hash_map是乙個聚合類，它繼承自_hash類，包括乙個vector，乙個list和乙個pair，其中vector用於儲存桶，list用於進行衝突處理，pair用於儲存key->value結構，簡要地偽碼如下：

class hash_map;

當然，這只是乙個簡單模型，c++標準庫的泛型模版一向以巢狀複雜而聞名，初學時看類庫，無疑天書啊。微軟的hash_map類還聚合了hash_compare仿函式類，hash_compare類裡有聚合了less仿函式類，亂七八糟的。

下面說說使用方法：

一、簡單變數作為索引：整形、實性、指標型

其實指標型也就是整形，演算法一樣。但是hash_map會對char*, const char*, wchar_t*, const wchar_t*做特殊處理。

這種情況最簡單，下面**是整形示例：

hash_mapinthash;

inthash[1] = 123;

inthash[2] = 456;

int val = inthash[1];

int val = inthash[2];

實型和指標型用法和整形一樣，原理如下：

1、使用簡單型別作索引宣告hash_map的時候，不需要宣告模版的後兩個引數（最後乙個引數指名hash_map節點的儲存方式，預設為pair，我覺得這就挺好，沒必要修改），使用預設值就好。

2、對於除過字串的其它簡單型別，hash_map使用模版函式 size_t hash_value(const _kty& _keyval) 計算hash值，計算方法是經典的掩碼異或法，自動溢位得到索引hash值。微軟的工程師也許開了乙個玩笑，這個掩碼被定義為0xdeadbeef(死牛肉，抑或是某個程式設計師的外號）。

3、對於字串指標作索引的時候，使用定型別函式inline size_t hash_value(const char *_str)或inline size_t hash_value(const wchar_t *_str)計算hash值，計算方法是取出每乙個字元求和，自動溢位得到hash值。對於字串型的hash索引，要注意需要自定義less仿函式。

因為我們有理由認為，人們使用hash表進行快速查詢的預期成本要比在hash表中插入的預期成本低得多，所以插入可以比查詢昂貴些；基於這個假設，hash_map在有衝突時，插入鍊錶是進行排序插入的，這樣在進行查詢衝突解決的時候就能夠更快捷的找到需要的索引。

但是，基於泛型程式設計的原則，hash_map也有理由認為每一種型別都支援使用"<"來判別兩個型別值的大小，這種設計恰好讓字串型別無所適從，眾所周知，兩個字串指標的大小並不代表字串值的大小。見如下**：

hash_mapcharhash;

charhash["a"] = 123;

charhash["b"] = 456;

char szinput[64] = "";

scanf("%s", szinput);

int val = charhash[szinput];

最終的結果就是無論輸入任何字串，都無法找到對應的整數值。因為輸入的字串指標是szinput指標，和"a"或"b"字串常量指標的大小是絕對不會相同。解決方法如下：

首先寫乙個仿函式charless，繼承自仿函式基類binary_function（當然也可以不繼承，這樣寫只是符合標準，而且寫起來比較方便，不用被類似於指標的指標和指標的引用搞暈。

struct charless : public binary_function};

很好，有了這個仿函式，就可以正確的使用字串指標型hash_map了。如下：

hash_map> charhash;

charhash["a"] = 123;

charhash["b"] = 456;

char szinput[64] = "";

scanf("%s", szinput);

int val = charhash[szinput];

現在就可以正常工作了。至此，簡單型別的使用方法介紹完畢。

二、使用者自定義型別：比如物件型別，結構體。

這種情況比價複雜，我們先說簡單的，對於c++標準庫的string類。

慶幸的是，微軟為basic_string（string類的基類）提供了hash方法，這使得使用string物件做索引簡單了許多。值得注意（也值得鬱悶）的是，雖然支援string的hash，string類卻沒有過載比較運算子，所以標準的hash_compare仿函式依舊無法工作。我們繼續重寫less仿函式。

struct string_less : public binary_function };

好了，我們可以書寫如下**：

hash_map> stringhash;

stringhash["a"] = 123;

stringhash["b"] = 456;

string strkey = "a";

int val = charhash[strkey];

這樣就可以了。

對於另外的乙個常用的字串類cstring（我認為微軟的cstring比標準庫的string設計要灑脫一些）更加複雜一些。很顯然，標準庫里不包含對於cstring的支援，但cstring卻過載了比較運算子（鬱悶）。我們必須重寫hash_compare仿函式。值得一提的是，在virtual stdio 2003中，cstring不再是mfc的成員，而成為atl的成員，使用#include 就可以使用。我沒有採用重寫hash_compare仿函式的策略，而僅僅是繼承了它，在模版庫中的繼承是沒有效能損耗的，而且能讓我偷一點懶。

首先重寫乙個hash_value函式：

inline size_t cstring_hash_value(const cstring& str) }

return(value);

}其次重寫hash_compare仿函式：

class cstring_hash_compare : public hash_compare

bool operator()(const cstring& _keyval1, const cstring& _keyval2) const };

上面的過載忽略了基類對於less仿函式的引入，因為cstring具備比較運算子，我們可以使用預設的less仿函式，在這裡對映為comp。好了，我們可以宣告新的hash_map物件如下：

hash_mapcstringhash;

其餘的操作一樣一樣的。

下來就說說對於自定義物件的使用方法：首先定義

struct ihashable

;讓我們自寫的類都派生自這裡，有乙個標準，接下來定義我們的類：

class ctest : public ihashable

ctest(const ctest& obj)

public:

virtual ihashable& operator = (const ihashable& val)

virtual unsigned long hash_value() const

virtual bool operator < (const ihashable& val) const };

用這個類的物件做為hash索引準備工作如下，因為介面中規定了比較運算子，所以這裡可以使用標準的less仿函式，所以這裡忽略：

template

class myhashcompare : public hash_compare<_tkey>

bool operator()(const _tkey& _keyval1, const _tkey& _keyval2) const };

下來就這樣寫：

ctest test;

test.m_value = 123;

test.m_message = "this is a test";

myhash[test] = 2005;

int val = myhash[test];

可以看到正確的數字被返回。

三、關於hash_map的思考：

1、效能分析：採用了內聯**和模版技術的hash_map在效率上應該是非常優秀的，但我們還需要注意如下幾點：

* 經過檢視**，字串索引會比簡單型別索引速度慢，自定義型別索引的效能則和我們選擇hash的內容有很大關係，簡單為主，這是使用hash_map的基本原則。

* 可以通過重寫hash_compair仿函式，更改裡面關於桶數量的定義，如果取值合適，也可以得到更優的效能。如果桶數量大於10，則牢記它應該是乙個質數。

* 在自定義型別是，過載的等號（或者拷貝構造）有可能成為效能瓶頸，使用物件指標最為索引將是乙個好的想法，但這就必須重寫less仿函式，理由同使用字串指標作為索引。

原文:http://hazyhxj.spaces.live.com/blog/cns!88c2ca6dafee8e67!121.entry

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