C++ | pair 作为 unordered_map unordered_set 的键值最佳实现模版

最新推荐文章于 2025-03-19 14:20:27 发布

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本文讲述了作者在使用 C++ 的 unordered_map 时遇到性能问题，由于 pair 的默认 hash 函数导致效率低下。通过深入研究，作者发现了问题所在，即简单的 XOR 操作造成了严重的哈希冲突。文中引用了《C++ 标准库（第二版）》中的解决方案，提供了一个更好的 hash_pair 模板，并强调了深入学习和理解的重要性，而不仅仅是依赖复制粘贴解决问题。

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今天在做一道AtCoder的题目，有个test case一直TLE。研究这个测试用例和其他用例的区别，苦思不得其解。后来把unordered_map换成map就过了。虽然在小数据集上hashmap和treemap区别不大，但数据量大的话，hashmap还是好些。所以最佳实践是，在不需要排序特性时，就用hashmap。
而且之前也从来没有遇到过hashmap比treemap效果差这么多的原因。最后花了一上午时间，才定位到是我的 pair 的hash函数实现太糟糕了。因为C++ STL中并没有pair的hash特化，所以如果想把pair当作键用在unordered_map中的话，就需要自己实现hash函数。我直接从网上抄了一个实现, 直接将 std::hash<T>()(pair.first) ^ std::hash<U>()(pair.second)。为了避免误人子弟，我就不贴代码了。正是抄的这个实现害苦我了，hash函数碰撞严重，导致效率低下。令人惊讶的是，这种错误的实现遍布全网，无论是中文的还是英文的。我从犄角旮旯（stackoverflow问题的评论区中）里才找到问题所在和正确的实现。所以特意总结此博文，避免更多的同学踩坑。

std::hash()(x.first) ^ std::hash()(x.second); - that’s a spectacularly collision-prone way to hash a pair, as every pair with two identical value hashes to 0, and every pair {a, b} hashes the same as {b, a}. For vaguely demanding use, much better to find a hash_combine function and employ that.

惊讶的是，一看到这个评论，我就像中电一样。忽然记起，多年前，当我还是一只小白时，读《C++ 标准库（第二版）》时，作者就已经给出了绝佳的解决方案。我匆忙翻出珍藏的《C++ 标准库（第二版）》的unordered_map对应章节，“7.9.2 Creating and Controlling Unordered Container"，把任意结构hash化的代码搬出来，模版如下：

#include <functional>
// from boost (functional/hash):
// see http://www.boost.org/doc/libs/1_35_0/doc/html/hash/combine.html template
template <typename T>
inline void hash_combine