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hash_map

由 强颜欢笑 提交于 2020-04-01 09:36:34

hash_map

#ifndef __SGI_STL_INTERNAL_HASH_MAP_H
#define __SGI_STL_INTERNAL_HASH_MAP_H

#include <concept_checks.h>

__STL_BEGIN_NAMESPACE

#if defined(__sgi) && !defined(__GNUC__) && (_MIPS_SIM != _MIPS_SIM_ABI32)
#pragma set woff 1174
#pragma set woff 1375
#endif

// Forward declaration of equality operator; needed for friend declaration.

template <class _Key, class _Tp,
          class _HashFcn  __STL_DEPENDENT_DEFAULT_TMPL(hash<_Key>),
          class _EqualKey __STL_DEPENDENT_DEFAULT_TMPL(equal_to<_Key>),
          class _Alloc =  __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_Tp) >
class hash_map;

template <class _Key, class _Tp, class _HashFn, class _EqKey, class _Alloc>
inline bool operator==(const hash_map<_Key, _Tp, _HashFn, _EqKey, _Alloc>&,
                       const hash_map<_Key, _Tp, _HashFn, _EqKey, _Alloc>&);

template <class _Key, class _Tp, class _HashFcn, class _EqualKey,
          class _Alloc>
class hash_map
{
  // requirements:

  __STL_CLASS_REQUIRES(_Key, _Assignable);
  __STL_CLASS_REQUIRES(_Tp, _Assignable);
  __STL_CLASS_UNARY_FUNCTION_CHECK(_HashFcn, size_t, _Key);
  __STL_CLASS_BINARY_FUNCTION_CHECK(_EqualKey, bool, _Key, _Key);

private:
	//@ _Select1st<>取出键值key,_Select1st<>定义在<stl_function.h>
	/*
	template <class _Arg, class _Result>
	struct unary_function {
	  typedef _Arg argument_type;
	  typedef _Result result_type;
	};
	template <class _Pair>
	struct _Select1st : public unary_function<_Pair, typename _Pair::first_type> {
	  const typename _Pair::first_type& operator()(const _Pair& __x) const {
		return __x.first;
	  }
	};
	*/
  typedef hashtable<pair<const _Key,_Tp>,_Key,_HashFcn,
                    _Select1st<pair<const _Key,_Tp> >,_EqualKey,_Alloc> _Ht;
  _Ht _M_ht;//@ 底层机制以hash table完成

public:
	//@ 以下的内嵌类型均来是hash table
  typedef typename _Ht::key_type key_type;
  typedef _Tp data_type;
  typedef _Tp mapped_type;
  typedef typename _Ht::value_type value_type;
  typedef typename _Ht::hasher hasher;
  typedef typename _Ht::key_equal key_equal;
  
  typedef typename _Ht::size_type size_type;
  typedef typename _Ht::difference_type difference_type;
  typedef typename _Ht::pointer pointer;
  typedef typename _Ht::const_pointer const_pointer;
  typedef typename _Ht::reference reference;
  typedef typename _Ht::const_reference const_reference;

  typedef typename _Ht::iterator iterator;
  typedef typename _Ht::const_iterator const_iterator;

  typedef typename _Ht::allocator_type allocator_type;

  //@ 返回hash相关函数
  hasher hash_funct() const { return _M_ht.hash_funct(); }
  key_equal key_eq() const { return _M_ht.key_eq(); }
  allocator_type get_allocator() const { return _M_ht.get_allocator(); }

public:
//@ 构造函数
//@ 缺省情况使用大小为100,但是实际分配的空间大小为不小于100的最小素数
//@ 只是空的hash_map，不存储元素节点
  hash_map() : _M_ht(100, hasher(), key_equal(), allocator_type()) {}
  //@ 指定大小n的hash_map表
  explicit hash_map(size_type __n)
    : _M_ht(__n, hasher(), key_equal(), allocator_type()) {}
  //@ 指定大小为n，且指定hash函数的hash_map
  hash_map(size_type __n, const hasher& __hf)
    : _M_ht(__n, __hf, key_equal(), allocator_type()) {}
  //@ 指定大小为n，且指定hash函数和键值比较函数的hash_map
  hash_map(size_type __n, const hasher& __hf, const key_equal& __eql,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
    : _M_ht(__n, __hf, __eql, __a) {}

#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
  //@ 以下hash_map的插入操作使用hash table的insert_unique插入
  //@ 不允许有相同的键值插入

  //@ 用某个范围的元素初始化hash_map对象
  //@ 相当于把某个范围[f,l)插入到空的hash_map
  template <class _InputIterator>
  hash_map(_InputIterator __f, _InputIterator __l)
    : _M_ht(100, hasher(), key_equal(), allocator_type())
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }//@ 调用hash table的插入函数
  template <class _InputIterator>
  hash_map(_InputIterator __f, _InputIterator __l, size_type __n)
    : _M_ht(__n, hasher(), key_equal(), allocator_type())
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }
  template <class _InputIterator>
  hash_map(_InputIterator __f, _InputIterator __l, size_type __n,
           const hasher& __hf)
    : _M_ht(__n, __hf, key_equal(), allocator_type())
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }
  template <class _InputIterator>
  hash_map(_InputIterator __f, _InputIterator __l, size_type __n,
           const hasher& __hf, const key_equal& __eql,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
    : _M_ht(__n, __hf, __eql, __a)
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }

#else
  hash_map(const value_type* __f, const value_type* __l)
    : _M_ht(100, hasher(), key_equal(), allocator_type())
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }
  hash_map(const value_type* __f, const value_type* __l, size_type __n)
    : _M_ht(__n, hasher(), key_equal(), allocator_type())
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }
  hash_map(const value_type* __f, const value_type* __l, size_type __n,
           const hasher& __hf)
    : _M_ht(__n, __hf, key_equal(), allocator_type())
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }
  hash_map(const value_type* __f, const value_type* __l, size_type __n,
           const hasher& __hf, const key_equal& __eql,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
    : _M_ht(__n, __hf, __eql, __a)
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }

  hash_map(const_iterator __f, const_iterator __l)
    : _M_ht(100, hasher(), key_equal(), allocator_type())
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }
  hash_map(const_iterator __f, const_iterator __l, size_type __n)
    : _M_ht(__n, hasher(), key_equal(), allocator_type())
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }
  hash_map(const_iterator __f, const_iterator __l, size_type __n,
           const hasher& __hf)
    : _M_ht(__n, __hf, key_equal(), allocator_type())
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }
  hash_map(const_iterator __f, const_iterator __l, size_type __n,
           const hasher& __hf, const key_equal& __eql,
           const allocator_type& __a = allocator_type())
    : _M_ht(__n, __hf, __eql, __a)
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }
#endif /*__STL_MEMBER_TEMPLATES */

public:
  //@ 交换两个存储相同元素类型的hash_map容器内容,但是hash_map容器大小可以不同
  void swap(hash_map& __hs) { _M_ht.swap(__hs._M_ht); }

#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
  template <class _K1, class _T1, class _HF, class _EqK, class _Al>
  friend bool operator== (const hash_map<_K1, _T1, _HF, _EqK, _Al>&,
                          const hash_map<_K1, _T1, _HF, _EqK, _Al>&);
#else /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */
  friend bool __STD_QUALIFIER
  operator== __STL_NULL_TMPL_ARGS (const hash_map&, const hash_map&);
#endif /* __STL_MEMBER_TEMPLATES */

  //@ ...
};

#endif /* __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER */

迭代器

  iterator begin() { return _M_ht.begin(); }
  iterator end() { return _M_ht.end(); }
  const_iterator begin() const { return _M_ht.begin(); }
  const_iterator end() const { return _M_ht.end(); }

修改器

  	//@ 插入元素
	//@ 不允许有重复的键值
	//@ 返回pair第二个参数second若为true则插入成功
  pair<iterator,bool> insert(const value_type& __obj)
    { return _M_ht.insert_unique(__obj); }//调用hash table的insert_unique()函数
#ifdef __STL_MEMBER_TEMPLATES
  template <class _InputIterator>
  void insert(_InputIterator __f, _InputIterator __l)
    { _M_ht.insert_unique(__f,__l); }
#else
  void insert(const value_type* __f, const value_type* __l) {
    _M_ht.insert_unique(__f,__l);
  }
  void insert(const_iterator __f, const_iterator __l)
    { _M_ht.insert_unique(__f, __l); }
#endif /*__STL_MEMBER_TEMPLATES */
  pair<iterator,bool> insert_noresize(const value_type& __obj)
    { return _M_ht.insert_unique_noresize(__obj); } 
    
  //@ 删除元素
  //@ 擦除指定键值的元素，并返回擦除的个数
  //因为键值唯一,则该键值的元素最多为1个
  size_type erase(const key_type& __key) {return _M_ht.erase(__key); }
  //@ 擦除指定位置的元素
  void erase(iterator __it) { _M_ht.erase(__it); }
  //@ 擦除指定范围的元素
  void erase(iterator __f, iterator __l) { _M_ht.erase(__f, __l); }
  //@ 清空hash_map容器
  void clear() { _M_ht.clear(); }

查找

   //@ 寻找带有特定键的元素
  iterator find(const key_type& __key) { return _M_ht.find(__key); }
  const_iterator find(const key_type& __key) const 
    { return _M_ht.find(__key); }
    
 //@ 返回匹配特定键的元素数量
 //@ 由于不存在重复的键值,所以返回的个数最多为1个
  size_type count(const key_type& __key) const { return _M_ht.count(__key); }
  
  //@ 返回匹配特定键的元素范围
  //@ 由于不存在重复的键值,所以返回的元素最多为1个
  pair<iterator, iterator> equal_range(const key_type& __key)
    { return _M_ht.equal_range(__key); }
  pair<const_iterator, const_iterator>
  equal_range(const key_type& __key) const
    { return _M_ht.equal_range(__key); }

容量

  //@ 以下的函数操作只是调用hash table的成员函数
  //@ 返回 hash_map 容器中元素的个数.
  size_type size() const { return _M_ht.size(); }
  //@ 返回hash_map容器最大存储元素的个数.
  size_type max_size() const { return _M_ht.max_size(); }
  //@ 检查容器是否为空
  bool empty() const { return _M_ht.empty(); }
  
  //@ 调整hash_set容器的容量
  void resize(size_type __hint) { _M_ht.resize(__hint); }
  //Returns the number of buckets in the hash_map container.
  size_type bucket_count() const { return _M_ht.bucket_count(); }
  //Returns the maximum number of buckets that the hash_map container can have.
  size_type max_bucket_count() const { return _M_ht.max_bucket_count(); }
  //Returns the number of elements in bucket n
  size_type elems_in_bucket(size_type __n) const
    { return _M_ht.elems_in_bucket(__n); }//@ 返回指定桶子键值key中list链表的元素个数

访问元素

  //@ 访问或插入指定的元素
  _Tp& operator[](const key_type& __key) {
    return _M_ht.find_or_insert(value_type(__key, _Tp())).second;
  }

操作符

template <class _Key, class _Tp, class _HashFcn, class _EqlKey, class _Alloc>
inline bool 
operator==(const hash_map<_Key,_Tp,_HashFcn,_EqlKey,_Alloc>& __hm1,
           const hash_map<_Key,_Tp,_HashFcn,_EqlKey,_Alloc>& __hm2)
{
  return __hm1._M_ht == __hm2._M_ht;
}

#ifdef __STL_FUNCTION_TMPL_PARTIAL_ORDER

template <class _Key, class _Tp, class _HashFcn, class _EqlKey, class _Alloc>
inline bool 
operator!=(const hash_map<_Key,_Tp,_HashFcn,_EqlKey,_Alloc>& __hm1,
           const hash_map<_Key,_Tp,_HashFcn,_EqlKey,_Alloc>& __hm2) {
  return !(__hm1 == __hm2);
}

//@ 交换两个hash_map容器的内容
template <class _Key, class _Tp, class _HashFcn, class _EqlKey, class _Alloc>
inline void 
swap(hash_map<_Key,_Tp,_HashFcn,_EqlKey,_Alloc>& __hm1,
     hash_map<_Key,_Tp,_HashFcn,_EqlKey,_Alloc>& __hm2)
{
  __hm1.swap(__hm2);
}

总结

  • hash table 在查找、删除和插入节点是常数时间，优于 RB-Tree 红黑树，所以在 SGI STL 中提供了底层机制基于 hash table 的 hash_map 容器。
  • hash_map 和 map 类似，但是不同点是 hash_map 容器中的元素是没有排序的，因为 hash table 没有提供排序功能。
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stl
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