STL源码剖析（十七）关联式容器之hash_set、hash_multiset

前面我们将过 set 和 multiset，这里将 hash_set 和 hash_multiset，它们的区别主要是底层支持不同，set 和 multiset 使用的是红黑树，hash_set 和 hash_multiset 使用的是哈希表

红黑树是自动排序的，而哈希表是无序的，所以 set 和 multiset 是有序的，而 hash_set 和 hash_multiset 是无序的

关于 set 和 multiset 的区别前面文章已经介绍过了，就是 set 不允许键值重复，multiset 运行键值重复，对于 hash_set 和 hash_multiset 也是一样的

一、hash_set、hash_multiset的数据结构

hash_set 的定义如下

template <class Value, class HashFcn = hash<Value>,
          class EqualKey = equal_to<Value>,
          class Alloc = alloc>
class hash_set
{
private:
  typedef hashtable<Value, Value, HashFcn, identity<Value>, 
                    EqualKey, Alloc> ht;
  ht rep;
    
};

它的成员变量就是一个哈希表，我们这里主要是看哈希表的模板参数

首先看哈希表模板参数的定义

template <class Value, class Key, class HashFcn,
          class ExtractKey, class EqualKey,
          class Alloc>
class hashtable {
  ...
};

• Value：key+data，对于 set 来说，没有 data，所以 key 就是 value，value 就是 key

• key：键值

• HashFcn：用于生成哈希值的仿函数，hash_set 定义为 hash<Value>，其定义如下

  template <class Key> struct hash { };
  ...
  __STL_TEMPLATE_NULL struct hash<unsigned int> {
    size_t operator()(unsigned int x) const { return x; }
  };
  __STL_TEMPLATE_NULL struct hash<long> {
    size_t operator()(long x) const { return x; }
  };
  ...
  

  STL中对大多数基本变量类型都定义的对应的哈希函数，如果要将哈希表用于自己定义的类型，那么就需要特化一个自己的仿函数

• ExtractKey：从 value 中获取 key，hash_set 的定义为 identity<Value>，这是一个仿函数，其作用是返回自己，定义如下

  template <class T>
  struct identity : public unary_function<T, T> {
    const T& operator()(const T& x) const { return x; }
  };
  

• EqualKey：判断两个键值是否相等，hash_set 的定义为 equal_to<Value>，其定义如下

  template <class T>
  struct equal_to : public binary_function<T, T, bool> {
      bool operator()(const T& x, const T& y) const { return x == y; }
  };
  

  解析完这些模板参数后，hash_set 的数据结构也应该清楚了，hash_multiset 的数据结构和 hash_set 是一样的，这里就不列出了

二、hash_set、hash_multiset的迭代器

hash_set、hash_multiset的迭代器定义如下

typedef typename ht::const_iterator iterator;

它们都没有自己特定的迭代器，都是直接使用哈希表的迭代器

这里需要注意的是，迭代器的类型为const，这是因为 set 的 value 只有 key，key 是不允许被修改的，所以这里使用了 const 类型

三、hash_set、hash_multiset的操作

3.1 构造函数

hash_set() : rep(100, hasher(), key_equal()) {}

初始化哈希表，指定bucket个数为100

3.2 析构函数

hash_set 没有析构函数，当释放 hash_set 的时候，它的成员变量会自动被析构释放，也就是其中的哈希表会被析构释放

3.3 插入元素

hash_set 的 insert

pair<iterator, bool> insert(const value_type& obj)
{
  pair<typename ht::iterator, bool> p = rep.insert_unique(obj);
  return pair<iterator, bool>(p.first, p.second);
}

因为 hash_set 不支持键值重复，所以它调用的是哈希表的 insert_unique 函数

返回值是一个对组，包括指向插入节点的迭代器还有插入结果

hash_multiset 的 insert

iterator insert(const value_type& obj) { return rep.insert_equal(obj); }

hash_multiset 支持键值重复，所以调用的是 insert_equal

3.4 删除元素

size_type erase(const key_type& key) {return rep.erase(key); }

调用哈希表的erase函数

3.5 其他操作

begin

iterator begin() const { return rep.begin(); }

end

iterator end() const { return rep.end(); }

find

iterator find(const key_type& key) const { return rep.find(key); }