C++ STL：unordered_map 自定义键值类型

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本文目录

• 1. unordered_map的定义
• 2. 问题分析
• 3. 定义方法
  • 3.1 方法1：std::function<>
  • 3.2 方法2：重载operator()的类
  • 3.3 方法3：模板定制
• 4. 额外案例：等比函数的函数对象
• 5. 参考文献

1. unordered_map的定义

下面是unordered_map的官方定义。

template<class Key,
    class Ty,
    class Hash = std::hash<Key>,
    class Pred = std::equal_to<Key>,
    class Alloc = std::allocator<std::pair<const Key, Ty> > >
    class unordered_map;
    > class unordered_map

• 第1个参数，存储key值。

• 第2个参数，存储mapped value。

• 第3个参数，为哈希函数的函数对象。它将key作为参数，并利用函数对象中的哈希函数返回类型为size_t的唯一哈希值。默认值为std::hash<key>。

• 第4个参数，为等比函数的函数对象。它内部通过等比操作符’=='来判断两个key是否相等，返回值为bool类型。默认值是std::equal_to<key>。在unordered_map中，任意两个元素之间始终返回false。

2. 问题分析

对于unordered_map而言，当我们插入<key, value>的时候，需要哈希函数的函数对象对key进行hash，又要利用等比函数的函数对象确保插入的键值对没有重复。然而，当我们自定义类型时，c++标准库并没有对应的哈希函数和等比函数的函数对象。因此需要分别对它们进行定义。

因为都是函数对象，它们两个的实际定义方法并没有很大差别。不过后者比前者多了一个方法。因为等比函数的函数对象默认值std::equal_to<key>内部是通过调用操作符"=="进行等值判断，因此我们可以直接在自定义类里面进行operator==()重载（成员和友元都可以）。

因此，如果要将自定义类型作为unordered_map的键值，需如下两个步骤：

• 定义哈希函数的函数对象；

• 定义等比函数的函数对象或者在自定义类里重载operator==()。

3. 定义方法

本文所有案例在用g++编译时，需加上-std=c++11或者-std=c++0x；如果用VS编译，请选择2010年及以上版本。

为了避免重复，下文以讨论哈希函数的函数对象为主，参数4则是通过直接在自定义类里面对operator==()进行重载。

首先简要介绍一下函数对象的概念：在《C++ Primer Plus》里面，函数对象是可以以函数方式与()结合使用的任意对象。这包括函数名、指向函数的指针和重载了“operator()”操作符的类对象。基于此，我们提出3个方法。

3.1 方法1：std::function

方法1就是利用std::function为person_hash()构建函数实例。初始化时，这个函数实例就会被分配那个指向person_hash()的指针（通过构造函数实现），如下所示。

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <string>
#include <functional>

using namespace std;

class Person{
   
public:
	string name;
	int age;

	Person(string n, int a){
   
		name = n;
		age = a;
	}
	bool operator==(const Person & p) const 
	{
   
	   return name == p.name && age == p.age;
	}
};

size_t person_hash( const Person & p ) 
{
   
    return hash<string>()(p.name) ^ hash<int>()(p.age);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
   
    //ERRO: unordered_map<Person,int,decltype(&person_hash)> ids;
    //ERRO: unordered_map<Person,int,person_hash> ids(100, person_hash );
    //OK: unordered_map<Person, int, decltype(&person_hash)> ids(100, person_hash );
    unordered_map<Person,